JP2002039075A - 圧縮機モータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の振動を確実に低減できるようにす
る。 【解決手段】 ステップＳ４では圧縮機モータの回転電
気角６０°区間で、振動加速度を検出する。１回転分の
振動加速度平均値を算出する。その後、ステップＳ５で
は、上記検出結果と平均値とを比較し、ステップＳ６で
は、モータ一定回数分の上記各比較結果が同一であるか
否かを判定する。ここで「ＹＥＳ」であれば、ステップ
Ｓ７に移行し、各電気角６０°ごとのＰＷＭデューティ
ー比（印加電圧）を補正する。この場合、各回転電気角
６０°ごとの振動加速度が平均振動加速度より小さいと
きには圧縮機モータへの印加電圧を予め定められた一定
幅で大きくし、各回転電気角６０°ごとの振動加速度が
平均振動加速度より大きいときには圧縮機モータへの印
加電圧を予め定められた一定幅で小さくし、等しいとき
には圧縮機モータへの印加電圧の補正は行なわない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機振動の低減
を図った圧縮機モータの制御方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、圧縮機にお
いては振動が発生する問題がある。これを解決するもの
として特開平１０−２０１２８９号公報に示されるよう
に、圧縮機モータの１回転するうちの回転速度変動分を
検出し、その速度変動分をなくすように圧縮機モータへ
の印加電圧を補正するようにしたものがある。しかし、
このものでは、必ずしも圧縮機そのものの振動低減を直
接的に図り得るとは限らないものであった。

【０００３】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、圧縮機の振動を確実に低減できる
圧縮機モータの制御方法を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機に加速
度センサを取り付けることで、圧縮機の振動を直接検出
できることに着目し、そして、振動加速度の比較を所定
電気角区間単位で行ないその結果により印加電圧の増減
を所定電気角区間単位で行なうことで圧縮機の振動を低
減できることに着目した。

【０００５】請求項１の発明は、内部にレシプロ型圧縮
機構部およびこれを駆動する直流ブラシレスモータから
なる圧縮機モータを有する圧縮機にあって前記圧縮機モ
ータを制御する方法において、圧縮機に加速度センサを
取り付けて、該加速度センサにより該圧縮機の振動加速
度を検出し、該加速度センサにより前記圧縮機モータの
１回転分の圧縮機の振動加速度の平均値を例えば制御回
路であるマイクロコンピュータにより演算し、この平均
振動加速度に基づいて、圧縮機モータの所定回転電気角
区間ごとの該圧縮機モータへの印加電圧を補正するよう
にしたところに特徴を有する。この圧縮機モータの制御
方法においては、圧縮機に加速度センサを取り付けるこ
とにより、直接的に圧縮機の振動を測ることができるよ
うになる。そして、圧縮機モータの１回転分の圧縮機の
振動加速度の平均値を例えばマイクロコンピュータによ
り演算し、この平均振動加速度に基づいて、圧縮機モー
タの所定回転電気角区間ごとの該圧縮機モータへの印加
電圧を補正するようにしたから、圧縮機モータ１回転に
おけるモータ回転速度むらを原因とした圧縮機の振動が
低減されるようになる。この場合、上述したように、直
接的に圧縮機の振動を測ることができるから、圧縮機の
振動低減を直接的に図ることができる。

【０００６】請求項２の発明は、圧縮機モータの所定回
転電気角区間ごとに振動加速度を検出し、各所定回転電
気角区間の振動加速度と平均振動加速度とを比較し、各
所定回転電気角区間ごとの振動加速度が平均振動加速度
より小さいときには圧縮機モータへの印加電圧を大きく
し、各所定回転電気角区間ごとの振動加速度が平均振動
加速度より大きいときには圧縮機モータへの印加電圧を
小さくし、等しいときには圧縮機モータへの印加電圧の
補正は行なわないようにしたところに特徴を有する。

【０００７】圧縮機モータの各所定回転電気角区間ごと
の振動加速度が平均振動加速度より小さいときには圧縮
機モータへの印加電圧を大きくし、各所定回転電気角区
間ごとの振動加速度が平均振動加速度より大きいときに
は圧縮機モータへの印加電圧を小さくし、等しいときに
は圧縮機モータへの印加電圧の補正は行なわないように
することにより、圧縮機の振動低減に極めて有効とな
る。

【０００８】請求項３の発明は、圧縮機モータの１回転
の平均振動加速度と各所定回転電気角区間の振動加速度
とを連続して比較し、この平均振動加速度と圧縮機モー
タの所定回転電気角区間ごとに検出した振動加速度との
一回分の比較結果が連続して所定回数同じときに、圧縮
機モータへの印加電圧補正を行なうところに特徴を有す
る。圧縮機の振動が発生している場合であっても、次の
時点では振動が低減する場合がある。つまり振動発生が
一時的であることもある。しかるに請求項３の発明で
は、平均振動加速度と圧縮機モータの所定回転電気角区
間ごとに検出した振動加速度との一回分の比較結果が連
続して所定回数同じであることをもって、振動発生が一
時でない（恒常的である）ことを判定できる。このよう
な圧縮機モータへの印加電圧補正方式により圧縮機振動
低減制御の信頼性が向上する。

【０００９】請求項４の発明は、各所定回転電気角区間
ごとの振動加速度と平均振動加速度との差に応じて印加
電圧を補正するようにしたところに特徴を有する。圧縮
機モータへの印加電圧を補正する場合、一義的に定めら
れた電圧値を加算あるいは減算するようにしても良い
が、上記請求項４の発明のように、各所定回転電気角区
間ごとの振動加速度と平均振動加速度との差に応じて印
加電圧を補正することにより、適正な印加電圧を補正す
ることができるようになる。

【００１０】請求項５の発明は、圧縮機モータは回転電
気角７２０°で１回転し、且つ、この１回転において圧
縮機が１サイクル動作し、所定回転電気角区間は６０°
に設定されているところに特徴を有する。圧縮機モータ
が三相の直流ブラシレス圧縮機モータの場合、各相のゼ
ロクロス間隔は６０°（電気角）となる。この電気角６
０°を振動加速度の測定および電圧補正のための回転電
気角としたから電気角検出が比較的容易となる。またモ
ータが電気角７２０°で１回転するから構成の場合、モ
ータ１回転について１２回の電圧補正機会があり、多す
ぎることも少なすぎることもなく、圧縮機が１サイクル
動作するうちの圧縮機モータの負荷変動にマッチングし
た印加電圧で適正回数で電圧補正されることとなって振
動低減に有効となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につき図
面を参照しながら説明する。まず図２において、圧縮機
１は、密閉ケース２の内部に、レシプロ型圧縮機構部３
（図４に概略構成を示す）と直流ブラシレスモータから
なる圧縮機モータ４（図３参照、以下モータ４と称す
る）とが設けられている。上記圧縮機構部３は、シリン
ダ３ａとピストン３ｂとを有してなり、モータ４の１回
転で吸入、圧縮（吐出）の１サイクルを行なうようにな
っている。また、前記モータ４は三相の巻線４ｕ、４
ｖ、４ｗを有していると共に、位置検出素子５ｕ、５
ｖ、５ｗを備えている。このモータ４により前記圧縮機
構部３が駆動されるものであり、モータ４の１回転につ
いて圧縮機構部３が１サイクル動作するようになってい
る。また、このモータ４は回転電気角７２０°で１回転
するようになっている。

【００１２】インバータ主回路６には直流電源Ｖｄｃが
与えられるようになっており、その直流電源ライン６
ａ、６ｂ間には、スイッチング素子（ＩＧＢＴやＦＥＴ
を用いると良い）７ａ〜７ｆが三相ブリッジ接続されて
おり、そして、各スイッチング素子７ａ〜７ｆにはそれ
ぞれフリーホイールダイオード８ａ〜８ｆが図示極性に
接続されている。上記各相ブリッジの出力端子はモータ
４の各相巻線４ｕ、４ｖ、４ｗに接続されている。すな
わち、このインバータ主回路６によりモータ４が駆動さ
れるようになっている。そのスイッチング素子７ａ〜７
ｆは、制御回路１０により駆動回路９を介してＰＷＭ制
御されるようになっている。

【００１３】一方、前記圧縮機１には例えば圧電型加速
度センサからなる加速度センサ１１が取り付けられてい
る。この加速度センサ１１は極めて微小時間の加速度の
大きさを検出してその検出信号を前記制御回路１０に入
力するようになっている。この場合加速度センサ１１は
加速度の大きさを振動の大きさとして検出するものであ
る。

【００１４】上記制御回路１０は、加速度センサからの
データ入力インターフェースやＡ／Ｄ変換機能を有する
マイクロコンピュータによって構成されている。この制
御回路１０は、図１に示すように、前記加速度センサ１
１の入力に応じて、各種演算および制御を実行する。圧
縮機１に対するスタート信号が発生すると、この図１の
フローチャートがスタートする。ステップＳ１において
は、モータ４を始動ＰＷＭデューティー比で始動し、次
のステップＳ２では、始動ＰＷＭデューティー比からモ
ータ１回転毎に設定された単位ＰＷＭデューティー比を
加算して、規定デューティー比となるまでモータ４を順
次立ち上げてゆく。このＰＷＭ制御時には位置検出素子
５ｕ、５ｖ、５ｗにより適宜転流タイミングが設定され
る。このようにしてモータ４への印加電圧が順次高めら
れてゆく。

【００１５】そしてステップＳ３では、モータ回転速度
（これは位置検出手段で検出する）と目標回転速度との
差に応じて、ＰＷＭデューティー比を決定する。これに
よりモータ４がほぼ定常回転される。次のステップＳ４
では、モータ４の所定回転電気角たる回転電気角６０°
区間で、加速度センサ１１により加速度つまり振動加速
度を検出する。そして、これをモータ４の１回転分（電
気角で７２０°分）つまり１回転１２回検出して（その
検出結果をＤ１〜Ｄ１２とする）、１回転分の振動加速
度平均値を算出する（その平均値をＤave とする) 。 Ｄave ＝（Ｄ１＋Ｄ２＋…Ｄ１２）／１２ その後、ステップＳ５では、上記検出結果Ｄ１〜Ｄ１２
と平均値Ｄave とを比較し、その比較結果Ｋ１〜Ｋ１２
を記憶する。これを一定回数例えば２回転分行なう。な
お、前回の比較結果をＫ１′〜Ｋ１２′とする。そし
て、ステップＳ６では、モータ２回転分の上記各比較結
果が同一であるか否かを判定する。つまり前回の検出結
果Ｋ１′〜Ｋ１２′と対応する今回の検出結果Ｋ１〜Ｋ
１２とが同一結果で、且つ次の１回転における比較結果
も前回と同一であるか否かを判断する。

【００１６】ここで「ＹＥＳ」であれば、ステップＳ７
に移行する。このステップＳ７においては、上述の各電
気角６０°ごとの１２区間（１回転分）のＰＷＭデュー
ティー比（印加電圧）を補正する。この場合、各回転電
気角６０°ごとの振動加速度が平均振動加速度より小さ
いときにはモータ４への印加電圧を予め定められた一定
幅で大きくし、各回転電気角６０°ごとの振動加速度が
平均振動加速度より大きいときにはモータ４への印加電
圧を予め定められた一定幅で小さくし、等しいときには
圧縮機モータへの印加電圧の補正は行なわないようにし
ている。これにより、モータ４の１回転における振動加
速度が一様となる。この後、ステップＳ８に移行して、
現在設定された各電気角６０°ごとのＰＷＭデューティ
ー比でモータ４を駆動し、モータ停止信号が入力される
とモータ４の運転を停止する。

【００１７】このような実施例によれば、圧縮機１に加
速度センサ１１を取り付けることにより、直接的に圧縮
機１の振動を測ることができるようになる。そして、加
速度センサ１１により検出された振動加速度からモータ
４の１回転における圧縮機１の振動加速度の平均値を制
御回路であるマイクロコンピュータにより演算し、この
平均振動加速度に基づいて、モータ４の電気角６０°区
間ごとの該モータへ１の印加電圧を補正するようにした
から、モータ４の１回転における振動加速度が一様にな
り、モータ回転速度むらを原因とする圧縮機振動が低減
されるようになり、この場合、上述したように、直接的
に圧縮機１の振動加速度を測ることができるから、圧縮
機１の振動低減を直接的に図ることができる。

【００１８】また、本実施例によれば、モータ４の所定
回転電気角区間ごとに振動加速度を検出し、各電気角６
０°区間の振動加速度と平均振動加速度とを比較し、各
所定回転電気角区間ごとの振動加速度が平均振動加速度
より小さいときにはモータ４への印加電圧を大きくし、
各所定回転電気角区間ごとの振動加速度が平均振動加速
度より大きいときにはモータ４への印加電圧を小さく
し、等しいときにはモータ４への印加電圧の補正は行な
わないようにしたから、圧縮機１の振動低減に極めて有
効である。

【００１９】特に、平均振動加速度とモータ４の電気角
６０°区間ごとに検出した振動加速度との一回分の比較
結果が連続して一定回数例えば２回同じときに、圧縮機
モータへの印加電圧補正を行なうようにしたから、振動
発生が一時でない（恒常的である）ときにのみモータ４
への印加電圧補正を行なうことができ、振動低減制御の
信頼性が向上する。

【００２０】また、本実施例によれば、三相の直流ブラ
シレスモータからなるモータ４において、各相のゼロク
ロス間隔は６０°（電気角）となり、この電気角６０°
を振動加速度の測定および電圧補正のための回転電気角
としたから、電気角検出が比較的容易となる。そして、
モータ４が回転電気角７２０°で１回転する構成あるか
ら、モータ４の１回転について１２回の電圧補正機会が
あり、多すぎることも少なすぎることもなく、そして圧
縮機１が１サイクル動作するうちの圧縮機モータの負荷
状態にマッチングした印加電圧補正を行なうことができ
て振動低減に有効となる。

【００２１】なお、上記実施例では、補正する印加電圧
を予め一定幅に定めたが、これは、各所定回転電気角区
間ごとの振動加速度と平均振動加速度との差に応じて印
加電圧を補正するようにしても良い。このようにする
と、さらに適正な印加電圧を補正することができる。

【００２２】また図１のステップＳ６では、補正実行条
件を、モータ４の２回転で検出結果が同じであることと
したが、その補正実行条件は、モータ４の２回転以上で
同一検出結果としても良い。その他本発明は上記した実
施例に限られず要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して
実施できるものである。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、次の効果を得ることができる。請求項１の発明によ
れば、直接的に圧縮機の振動加速度を検出し、その検出
結果に基づいて平均振動加速度を演算し、平均振動加速
度に基づいて、圧縮機モータの所定回転電気角区間ごと
の該圧縮機モータへの印加電圧を補正するようにしたか
ら、圧縮機の振動低減を直接的に図ることができる。

【００２４】請求項２の発明によれば、圧縮機モータの
各所定回転電気角区間ごとの振動加速度が平均振動加速
度より小さいときには圧縮機モータへの印加電圧を大き
くし、各所定回転電気角区間ごとの振動加速度が平均振
動加速度より大きいときには圧縮機モータへの印加電圧
を小さくし、そして、等しいときには圧縮機モータへの
印加電圧の補正は行なわないようにしたから、圧縮機の
振動低減に極めて有効となる。

【００２５】請求項３の発明によれば、平均振動加速度
と圧縮機モータの所定回転電気角区間ごとに検出した振
動加速度との一回分の比較結果が連続して所定回数同じ
であることをもって、振動発生が一時でない（恒常的で
ある）ことを判定し、この条件を満足したときに圧縮機
モータへの印加電圧補正を行なうから、振動低減制御を
必要時のみに行なうことができる。

【００２６】請求項４の発明によれば、各所定回転電気
角区間ごとの振動加速度と平均振動加速度との差に応じ
て印加電圧を補正するようにしたから、適正な印加電圧
を補正することができる。

【００２７】請求項５の発明によれば、圧縮機モータが
回転電気角７２０°で１回転し、且つ、この１回転にお
いて圧縮機が１サイクル動作し、所定回転電気角区間は
６０°に設定されているから、振動加速度の測定および
電圧補正のための所定回転電気角の検出が比較的容易
で、しかも、圧縮機が１サイクル動作するうちの圧縮機
モータ負荷状態にマッチングした印加電圧補正を行なう
ことができて、振動低減に有効となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すモータ制御のフローチ
ャート

【図２】圧縮機の正面図

【図３】モータ駆動回路を示す図

【図４】作用説明のための動作図

【符号の説明】

１は圧縮機、３はレシプロ型圧縮機構部、４は圧縮機モ
ータ、６はインバータ主回路、９は制御回路、１１は加
速度センサを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平原 茂利夫 大阪府茨木市太田東芝町１番６号 株式会 社東芝大阪工場内 Ｆターム(参考） 3H045 AA03 AA09 AA12 AA25 BA38 CA10 CA21 CA22 DA08 DA45 EA17 EA26 EA34 EA42

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にレシプロ型圧縮機構部およびこれ
   を駆動する直流ブラシレスモータからなる圧縮機モータ
   を有する圧縮機にあって前記圧縮機モータを制御する方
   法において、圧縮機に加速度センサを取り付けて、該加
   速度センサにより該圧縮機の振動加速度を検出し、この
   検出結果に基づいて前記圧縮機モータの１回転分の圧縮
   機の振動加速度の平均値を演算し、この平均振動加速度
   に基づいて、圧縮機モータの所定回転電気角区間ごとの
   該圧縮機モータへの印加電圧を補正するようにしたこと
   を特徴とする圧縮機モータの制御方法。
2. 【請求項２】 圧縮機モータの所定回転電気角区間ごと
   に振動加速度を検出し、各所定回転電気角区間の振動加
   速度と平均振動加速度とを比較し、各所定回転電気角区
   間ごとの振動加速度が平均振動加速度より小さいときに
   は圧縮機モータへの印加電圧を大きくし、各所定回転電
   気角区間ごとの振動加速度が平均振動加速度より大きい
   ときには圧縮機モータへの印加電圧を小さくし、等しい
   ときには圧縮機モータへの印加電圧の補正は行なわない
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機モー
   タの制御方法。
3. 【請求項３】 圧縮機モータの１回転の平均振動加速度
   と各所定回転電気角区間の振動加速度とを連続して比較
   し、この平均振動加速度と圧縮機モータの所定回転電気
   角区間ごとに検出した振動加速度との一回分の比較結果
   が連続して所定回数同じときに、圧縮機モータへの印加
   電圧補正を行なうことを特徴とする請求項２記載の圧縮
   機モータの制御方法。
4. 【請求項４】 各所定回転電気角区間ごとの振動加速度
   と平均振動加速度との差に応じて印加電圧を補正するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機モータ
   の制御方法。
5. 【請求項５】 圧縮機モータは回転電気角７２０°で１
   回転し、且つ、この１回転において圧縮機が１サイクル
   動作し、所定回転電気角区間は６０°に設定されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４記載の圧縮機モータ
   の制御方法。