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JP6450938B2 - Motor drive device, compressor drive device using the same, and refrigerator - Google Patents
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Motor drive device, compressor drive device using the same, and refrigerator Download PDF

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Description

本発明は、ブラシレスDCモータを駆動するモータ駆動装置およびこれを用いた圧縮機の駆動装置、および冷蔵庫に関する。   The present invention relates to a motor driving device for driving a brushless DC motor, a driving device for a compressor using the same, and a refrigerator.

従来のモータ駆動装置を用いて冷却する冷蔵庫において、冷凍サイクル内に四方弁を設け、圧縮機運転時は通常の冷凍サイクルを構成し、圧縮機停止時は高低圧がサイクル上分離し、かつドライヤから圧縮機に高圧冷媒がパスされ、圧縮機吸入/吐出の圧力差を小さくなるよう四方弁を切り換えている。これにより、圧縮機停止時には、高圧側の冷媒が蒸発器に流れ込むことなく、蒸発器の温度は低いまま保持され庫内温度を上昇させないことで冷蔵庫の省エネを図っている(例えば、特許文献1参照)。   In a refrigerator that is cooled using a conventional motor drive device, a four-way valve is provided in the refrigeration cycle, and a normal refrigeration cycle is configured when the compressor is operating, and high and low pressures are separated on the cycle when the compressor is stopped. The high-pressure refrigerant is passed from the compressor to the compressor, and the four-way valve is switched so as to reduce the pressure difference between the compressor suction and discharge. Thereby, when the compressor is stopped, the refrigerant on the high-pressure side does not flow into the evaporator, the temperature of the evaporator is kept low, and the internal temperature is not increased, so that energy saving of the refrigerator is achieved (for example, Patent Document 1). reference).

また、一般的に起動に際して、予め定められたモータへの印加電圧パターンを予め定められた周期で順に切り換えて起動を行い、設定回転速度に達した際にモータへの印加電圧パターンをモータの磁極位置を検出するなどの位置検出をベースにした制御へと切り換えて駆動する(例えば、特許文献2参照)。   In general, at the time of starting, a predetermined voltage pattern applied to the motor is switched in order at a predetermined cycle to start up, and when the set rotational speed is reached, the applied voltage pattern to the motor is changed to the magnetic pole of the motor. Driving is switched to control based on position detection such as position detection (see, for example, Patent Document 2).

図9は、特許文献1に記載された従来のモータ駆動装置を用いた冷蔵庫を示すものである。図9に示すように、低圧シェル圧縮機101、コンデンサ(凝縮器)102、ドライヤ103、毛細管104、蒸発器105の順番で冷凍サイクルが形成され、冷媒は冷凍サイクル内を圧縮機101から凝縮器105に向けて流れている。四方弁106は入り口Aをドライヤ103に、出口Bを毛細管104に、入り口Cを蒸発器105に、出口Dを圧縮機101に接続する。圧縮機101運転中は、四方弁106の入り口Aと出口B、入り口Cと出口Dを連通させている。また停止中は四方弁106の入り口Aと出口D、入り口Cと出口Bを連通させる。これにより、圧縮機停止中は圧縮機101、コンデンサ102、ドライヤ103を設けた高圧域の閉回路と、毛細管104、蒸発器105を設けた低圧域の閉回路を構成するようにしている。冷凍サイクル動作中は正規の冷凍サイクルが形成され、通常の冷却運転を行うことができる。また、冷凍サイクル停止時は高低圧がサイクル上分離され、かつドライヤから圧縮機に高圧冷媒がパスされ、圧縮機吸入/吐出の圧力差を小さくし、負荷トルク変動が小さい状態で起動することができる。これらの構成により、冷凍サイクル停止中は、高圧側の冷媒が蒸発器105に流れることがなく蒸発器105の温度も上昇せず、冷凍サイクルのロスを低減することができる。   FIG. 9 shows a refrigerator using a conventional motor driving device described in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 9, a refrigeration cycle is formed in the order of a low-pressure shell compressor 101, a condenser (condenser) 102, a dryer 103, a capillary tube 104, and an evaporator 105, and the refrigerant passes through the refrigeration cycle from the compressor 101 to the condenser. It is flowing toward 105. The four-way valve 106 connects the inlet A to the dryer 103, the outlet B to the capillary 104, the inlet C to the evaporator 105, and the outlet D to the compressor 101. During operation of the compressor 101, the inlet A and outlet B, and the inlet C and outlet D of the four-way valve 106 are communicated. During stoppage, the inlet A and outlet D and the inlet C and outlet B of the four-way valve 106 are communicated. Thus, when the compressor is stopped, a closed circuit in the high pressure region provided with the compressor 101, the condenser 102 and the dryer 103 and a closed circuit in the low pressure region provided with the capillary 104 and the evaporator 105 are configured. A normal refrigeration cycle is formed during the refrigeration cycle operation, and a normal cooling operation can be performed. Also, when the refrigeration cycle is stopped, the high and low pressures are separated on the cycle, and the high pressure refrigerant is passed from the dryer to the compressor, the pressure difference between the compressor suction and discharge is reduced, and the engine can be started with a small load torque fluctuation. it can. With these configurations, when the refrigeration cycle is stopped, the refrigerant on the high pressure side does not flow into the evaporator 105, the temperature of the evaporator 105 does not rise, and the loss of the refrigeration cycle can be reduced.

特開平10−028395号公報JP-A-10-028395 特開2008−104337号公報JP 2008-104337 A

しかしながら上記従来の構成は、モータ駆動装置が起動時の大きな負荷トルク変動に対応できず振動が増加し圧縮機の信頼性が低下するため、圧縮機101を安定して起動させるには、圧縮機101の停止時は四方弁106を用いて、圧縮機101の吸入と吐出の圧力をバランスさせる必要がある。そのため、システムが複雑になりコストも増加するという課題があった。   However, the above-described conventional configuration cannot cope with a large load torque fluctuation at the time of starting the motor and the vibration increases and the reliability of the compressor decreases. Therefore, in order to start the compressor 101 stably, the compressor When stopping 101, it is necessary to balance the suction and discharge pressures of the compressor 101 by using the four-way valve 106. Therefore, there is a problem that the system becomes complicated and the cost increases.

本発明は上記従来の課題を解決するもので、負荷トルク変動が大きな状態でも安定して
起動するモータ駆動装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a motor drive device that can be stably started even when a load torque fluctuation is large.

前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動装置は、1回転中で変動する負荷を駆動するブラシレスDCモータと、前記ブラシレスDCモータに電圧を印加し駆動するドライブ部と、前記ブラシレスDCモータの起動から1回転後の速度が次の1回転の速度変化率が所定値以下に収まるように加速させるよう前記ドライブ部が印加する電圧を決定する速度加速部を備えるものである。   In order to solve the above-described conventional problems, a motor driving device according to the present invention includes a brushless DC motor that drives a load that fluctuates during one rotation, a drive unit that applies voltage to the brushless DC motor and drives the brushless DC motor, and the brushless A speed accelerating unit is provided that determines a voltage applied by the drive unit so that the speed after one rotation from the start of the DC motor is accelerated so that the speed change rate of the next one rotation is within a predetermined value.

これによって、負荷変動による前記ブラシレスDCモータの速度変化が小さくなり、振動の発生を抑制し起動することができる。   As a result, the speed change of the brushless DC motor due to the load fluctuation is reduced, and the vibration can be suppressed and started up.

本発明のモータ駆動装置は、負荷トルク変動が大きな状態でも安定して起動することができる。   The motor drive device of the present invention can be stably started even when the load torque fluctuation is large.

本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置のブロック図1 is a block diagram of a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention. (A)圧縮機の吐出圧力と吸入圧力がバランスしているときの負荷トルク1回転分の遷移図、(B)圧縮機の吐出圧力と吸入圧力がバランスしているときの従来の起動方法での1回転分の速度の遷移図(A) Transition diagram for one rotation of load torque when the discharge pressure and suction pressure of the compressor are balanced, (B) With a conventional starting method when the discharge pressure and suction pressure of the compressor are balanced Transition diagram of speed for one rotation (A)圧縮機の吐出圧力と吸入圧力に差圧がついているときの負荷トルク1回転分の遷移図、(B)圧縮機の吐出圧力と吸入圧力に差圧がついているときの従来の起動方法での1回転分の速度の遷移図(A) Transition diagram for one rotation of load torque when differential pressure is applied to compressor discharge pressure and suction pressure, (B) Conventional startup when differential pressure is applied to compressor discharge pressure and suction pressure Transition diagram of speed for one rotation (A)圧縮機の吐出圧力と吸入圧力に差圧がついているときの負荷トルク1回転分の遷移図、(B)圧縮機の吐出圧力と吸入圧力に差圧がついているときの本実施の形態1における起動方法での目標速度を初期速度とした1回転分の速度の遷移図(A) Transition diagram for one rotation of the load torque when a differential pressure is present between the compressor discharge pressure and the suction pressure, (B) This implementation when the differential pressure is present between the compressor discharge pressure and the suction pressure Transition diagram of the speed for one rotation with the initial speed as the target speed in the start-up method in form 1 負荷に対して速度変化率が一定となる速度の関係を示すグラフGraph showing the relationship between the speed and the speed change rate is constant 本実施の形態1における起動方法を示したフローチャートThe flowchart which showed the starting method in this Embodiment 1. 従来の冷蔵庫の冷凍サイクル図Refrigeration cycle diagram of a conventional refrigerator

第1の発明は、1回転中で変動する負荷を駆動するブラシレスDCモータと、前記ブラシレスDCモータに電圧を印加し駆動するドライブ部と、前記ブラシレスDCモータの起動から1回転後の速度が次の1回転の速度変化率が所定値以下に収まるように加速させるよう前記ドライブ部が印加する電圧を決定する速度加速部を備えることにより、負荷に対して速度は2乗の効果があるため負荷の増加に対して小さな速度上昇で前記ブラシレスDCモータでの速度変化を抑制でき、前記ブラシレスDCモータの振動を低減することとなる。これによって、負荷トルク変動が大きな状態でも、安定して起動することができる。   According to a first aspect of the present invention, a brushless DC motor that drives a load that fluctuates during one rotation, a drive unit that applies a voltage to the brushless DC motor to drive, and a speed after one rotation from the start of the brushless DC motor are as follows: By providing a speed accelerating unit that determines the voltage applied by the drive unit so that the speed change rate of one rotation of the rotation is kept below a predetermined value, the speed has a square effect on the load. The speed change in the brushless DC motor can be suppressed with a small increase in speed with respect to the increase in frequency, and the vibration of the brushless DC motor is reduced. As a result, even when the load torque fluctuation is large, it is possible to start up stably.

第2の発明は、第1の発明において、前記速度加速部は、前記ブラシレスDCモータの起動から1回転以内の速度を次の1回転の速度変化率が1回転中の最大変化から計算される負荷で所定値以下に収まるよう加速させることにより、前記ブラシレスDCモータが駆動する負荷の最も起動が困難な条件で起動が可能となり、要求される全ての条件で安定して起動することができる。   In a second aspect based on the first aspect, the speed accelerating unit calculates a speed within one revolution from the start of the brushless DC motor, and a speed change rate of the next one revolution is calculated from a maximum change during one revolution. By accelerating the load so that it falls below a predetermined value, the load driven by the brushless DC motor can be started under the most difficult conditions and can be stably started under all required conditions.

第3の発明は、第1または第2の発明において、前記ブラシレスDCモータの磁極位置を検出する位置検出部を備え、前記ドライブ部が起動前に前記ブラシレスDCモータの特定の相に電流を流す位置決めを行い、所定時間経過後に位置決め位相より90度以上進んだ相に電流を流した状態で前記位置検出部の位置情報を取得し駆動を開始することにより
、前記ブラシレスDCモータの磁極位置に応じた駆動を行うこととなるため、1回転の中に負荷変動があって速度が大きく変化する場合でも安定した駆動を行うことができる。
According to a third invention, in the first or second invention, a position detection unit that detects a magnetic pole position of the brushless DC motor is provided, and the drive unit supplies a current to a specific phase of the brushless DC motor before starting. Positioning is performed, and after the predetermined time has passed, the position information of the position detection unit is acquired and the drive is started in a state in which a current is passed through a phase advanced by 90 degrees or more from the positioning phase, so as to respond to the magnetic pole position of the brushless DC motor. Therefore, stable driving can be performed even when the load varies during one rotation and the speed changes greatly.

第4の発明は、第1から第3の発明のいずれかのモータ駆動装置を用いた圧縮機であり、安定して起動することができる圧縮機を提供することができる。   4th invention is a compressor using the motor drive device in any one of 1st to 3rd invention, and can provide the compressor which can be started stably.

第5の発明は、第4の発明の圧縮機を備え、前記圧縮機の吸入側と吐出側の圧力差が残る状態で起動する冷蔵庫であり、前記圧縮機の吸入と吐出に圧力差がついた状態であっても起動できることとなり、単純なシステム構成で安価に前記蒸発器の温度を上昇させず、冷凍サイクルのロスを低減する冷蔵庫を提供することができる。   A fifth invention is a refrigerator including the compressor of the fourth invention and started up with a pressure difference between the suction side and the discharge side of the compressor remaining, and there is a pressure difference between suction and discharge of the compressor. Therefore, it is possible to provide a refrigerator that can reduce the loss of the refrigeration cycle without increasing the temperature of the evaporator at a low cost with a simple system configuration.

第6の発明は、第5の発明において、前記圧縮機がの吸入側と吐出側の圧力差が少なくとも0.05MPaより大きいものであり、振動の増加による劣化の促進を軽減し、前記圧縮機の信頼性を維持しつつ、冷凍サイクルのロスを低減できる冷蔵庫を提供することができる。   According to a sixth invention, in the fifth invention, the pressure difference between the suction side and the discharge side of the compressor is at least larger than 0.05 MPa, the acceleration of deterioration due to an increase in vibration is reduced, and the compressor Thus, it is possible to provide a refrigerator capable of reducing the loss of the refrigeration cycle while maintaining the reliability.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置のブロック図である。図1において、交流電源1は一般的な商用電源で、日本においては実効値100Vの50または60Hzの電源である。モータ駆動装置30は、交流電源1に接続され、ブラシレスDCモータ5を駆動する。以下、モータ駆動装置30について説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, an AC power source 1 is a general commercial power source, and in Japan, a power source of 50 or 60 Hz with an effective value of 100V. The motor driving device 30 is connected to the AC power source 1 and drives the brushless DC motor 5. Hereinafter, the motor drive device 30 will be described.

整流回路2は、交流電源1を入力として交流電力を直流電力に整流するものであり、ブリッジ接続された4個の整流ダイオード2a〜2dで構成される。   The rectifier circuit 2 rectifies AC power into DC power with the AC power supply 1 as an input, and is composed of four rectifier diodes 2a to 2d that are bridge-connected.

平滑部3は整流回路2の出力側に接続され、整流回路2の出力を平滑する。平滑コンデンサ3eと、リアクタ3fとから構成される。平滑部3からの出力はインバータ4に入力される。   The smoothing unit 3 is connected to the output side of the rectifier circuit 2 and smoothes the output of the rectifier circuit 2. It comprises a smoothing capacitor 3e and a reactor 3f. The output from the smoothing unit 3 is input to the inverter 4.

インバータ4は、平滑部3からの電圧に交流電源1の電源周期の2倍周期で大きなリプル成分を含んだ直流電力を交流電力に変換する。インバータ4は、6個のスイッチング素子4a〜4fを3相ブリッジ接続して構成される。また、6個の還流電流用ダイオード4g〜4lは、各スイッチング素子4a〜4fに、逆方向に接続される。   The inverter 4 converts the DC power containing a large ripple component into the voltage from the smoothing unit 3 at a cycle twice the power cycle of the AC power source 1 into AC power. The inverter 4 is configured by connecting six switching elements 4a to 4f in a three-phase bridge. The six return current diodes 4g to 4l are connected to the switching elements 4a to 4f in the reverse direction.

ブラシレスDCモータ5は、永久磁石を有する回転子5aと、3相巻線を有する固定子5bとから構成される。ブラシレスDCモータ5は、インバータ4により作られた3相交流電流が固定子5bの3相巻線に流れることにより、回転子5aを回転させる。   The brushless DC motor 5 includes a rotor 5a having a permanent magnet and a stator 5b having a three-phase winding. The brushless DC motor 5 rotates the rotor 5a when the three-phase alternating current generated by the inverter 4 flows in the three-phase winding of the stator 5b.

位置検出部6は、固定子5bの3相巻線に発生する誘起電圧や、固定子5bの3相巻線に流れる電流と印加電圧などから固定子5aの磁極位置を検出する。本実施の形態においてはブラシレスDCモータ5の端子電圧を取得し、ブラシレスDCモータ5の回転子5aの磁極相対位置を検出する。具体的には、位置検出部6は、固定子5bの3相巻線に発生する誘起電圧に基づいて、回転子5aの相対的な回転位置を検出している。具体的には誘起電圧と基準となる電圧を比較し、ゼロクロスを検出する。誘起電圧のゼロクロスの基準となる電圧は3相分の端子電圧から仮想中点を作っても良いし、直流母線電圧を取得しその電圧としても良い。本実施の形態では仮想中点とする。誘起電圧から検出する方式は構成が簡単でより安価に構成することが可能となる。   The position detector 6 detects the magnetic pole position of the stator 5a from the induced voltage generated in the three-phase winding of the stator 5b, the current flowing through the three-phase winding of the stator 5b and the applied voltage, and the like. In the present embodiment, the terminal voltage of the brushless DC motor 5 is acquired, and the relative magnetic pole position of the rotor 5a of the brushless DC motor 5 is detected. Specifically, the position detector 6 detects the relative rotational position of the rotor 5a based on the induced voltage generated in the three-phase winding of the stator 5b. Specifically, the induced voltage is compared with a reference voltage to detect a zero cross. As a reference voltage for the zero cross of the induced voltage, a virtual midpoint may be created from the terminal voltages for three phases, or a DC bus voltage may be obtained and used as the voltage. In this embodiment, it is a virtual midpoint. The method of detecting from the induced voltage has a simple configuration and can be configured at a lower cost.

速度検出部7は、位置検出部6が検出する位置情報からブラシレスDCモータ5の現在の駆動速度を計算する。本実施の形態では、誘起電圧のゼロクロス検出からの時間を測定し、この時間から現在の速度として計算を行う。   The speed detector 7 calculates the current driving speed of the brushless DC motor 5 from the position information detected by the position detector 6. In the present embodiment, the time from the zero cross detection of the induced voltage is measured, and the current speed is calculated from this time.

速度加速部8は、速度検出部7で検出された現在の速度を元にブラシレスDCモータ5に印加すべき電圧を計算する。速度加速部8で印加すべき電圧の計算は、時間経過と共に上昇していく目標速度と現在の差に応じて印加電圧の大きさを変えるような比例制御でも良いし、負荷変化が最大の最も加速しにくい条件で目標の速度に到達できるよう予め決定しておいた電圧変化率で印加電圧を決定しても良い。比例制御で行う場合は目標速度を加速度合いから決定する。例えば、一番最初の目標速度と電圧印加は固定にしておき、電圧を印加した結果、速度検出部7が検出する速度情報の大きさによって目標速度を決定する。目標速度は速度検出部7の結果が大きいほど小さくし、速度検出部7の結果が小さいほど目標速度を大きくする。これによって、負荷が大きな条件ほど、1回転後の平均速度が高くなり、次の1回転の速度変化を振動が問題とならないレベルに抑制し、振動を抑制することができるようになる。速度変化が問題とならないレベルとは圧縮機の吸入と吐出の圧力差がバランスしているとして扱える最大のときの速度変化率と同じになるものとする。また、速度変化率とはある時点から1回転した際の最低速度を1回転の最初の速度で割ったものとして定義する。例えば、ある時点での速度が3r/sで、ここから1回転をした際の最低速度が2.7r/sだとすると、速度変化率は2.7を3で除算した結果の0.9となる。   The speed acceleration unit 8 calculates a voltage to be applied to the brushless DC motor 5 based on the current speed detected by the speed detection unit 7. The calculation of the voltage to be applied by the speed accelerating unit 8 may be proportional control in which the magnitude of the applied voltage is changed according to the current difference from the target speed that increases with time, and the load change is the largest. The applied voltage may be determined at a voltage change rate that is determined in advance so that the target speed can be reached under conditions where acceleration is difficult. When performing proportional control, the target speed is determined from the acceleration. For example, the first target speed and voltage application are fixed, and the target speed is determined according to the magnitude of speed information detected by the speed detector 7 as a result of applying the voltage. The target speed is decreased as the result of the speed detector 7 is larger, and the target speed is increased as the result of the speed detector 7 is smaller. As a result, the larger the load, the higher the average speed after one rotation, and the speed change of the next one rotation can be suppressed to a level at which vibration does not cause a problem, thereby suppressing the vibration. The level at which the speed change does not become a problem is assumed to be the same as the speed change rate at the maximum when the pressure difference between the suction and discharge of the compressor is balanced. Also, the speed change rate is defined as the minimum speed when one revolution is made from a certain point of time divided by the initial speed of one revolution. For example, if the speed at a certain point is 3r / s and the minimum speed after one rotation is 2.7r / s, the speed change rate is 0.9, which is the result of dividing 2.7 by 3. .

本実施の形態では、電圧変化率は予め電圧変化率を決定し印加電圧を決定する方式とする。この方式は、非常に単純な構成で可能となるため、より安価にシステムを構築することができる。   In this embodiment, the voltage change rate is determined in advance by determining the voltage change rate and determining the applied voltage. Since this method is possible with a very simple configuration, a system can be constructed at a lower cost.

また、速度加速部8は外部から入力される速度指令を受けて、起動のための印加電圧指令を出力し始める。   Further, the speed acceleration unit 8 receives a speed command input from the outside and starts outputting an applied voltage command for starting.

ドライブ部9は位置検出部6で検出されるブラシレスDCモータの回転子5aの位置に基づき、インバータ4がブラシレスDCモータ5の3相巻線に供給する電力の供給タイミングとPWM制御するドライブ信号を出力する。具体的にはドライブ信号は、インバータ4のスイッチング素子4a〜4fをオンまたはオフ(以下、オン/オフと記す)する。これにより、固定子5bに最適な交流電力が印加され、回転子5aが回転し、ブラシレスDCモータ5が駆動される。駆動波形は矩形波や正弦波などがあるが、特にこだわらない。   Based on the position of the brushless DC motor rotor 5a detected by the position detection unit 6, the drive unit 9 determines the supply timing of the power supplied from the inverter 4 to the three-phase winding of the brushless DC motor 5 and the drive signal for PWM control. Output. Specifically, the drive signal turns on or off the switching elements 4a to 4f of the inverter 4 (hereinafter referred to as on / off). As a result, optimum AC power is applied to the stator 5b, the rotor 5a rotates, and the brushless DC motor 5 is driven. The driving waveform includes a rectangular wave and a sine wave.

また、ドライブ部9では速度加速部8で設定した印加電圧を元にPWMデューティ幅を計算し、出力する。   The drive unit 9 calculates and outputs a PWM duty width based on the applied voltage set by the speed acceleration unit 8.

また、どの相に通電するかの決定を位置検出部6からの情報を基に、ドライブ部9で行っており、本実施の形態では120度矩形波で行っているため、上側アームのスイッチング素子4a、4c、4eをそれぞれ120度ずつずらして通電している。下側アームも同様に120度ずつずらして、スイッチング素子4b、4d、4fを通電している。スイッチング素子4aと4b、4cと4d、4eと4fはそれぞれお互いの通電期間の間に60度ずつのオフ期間が存在する。   Further, which phase is energized is determined by the drive unit 9 based on information from the position detection unit 6, and in this embodiment is performed by a 120-degree rectangular wave, the switching element of the upper arm 4a, 4c and 4e are energized while being shifted by 120 degrees each. Similarly, the lower arm is also shifted by 120 degrees to energize the switching elements 4b, 4d, and 4f. The switching elements 4a and 4b, 4c and 4d, 4e and 4f each have an off period of 60 degrees between the energization periods.

また、ドライブ部9では、起動時にブラシレスDCモータ5の任意の少なくとも2相に、例えば1秒間、通電を行い回転子5aの位置が特定の磁極位置に来るようにし、その後、通電していた位相から90〜150deg進んだ位相に通電を行い、位置検出部6がブラシレスDCモータ5の回転子の位置を検出するのを待つ。そして、位置検出部6が位置
を検出し、ドライブ部9に位置検出信号が入力されると次の位相へと通電位相を切り換える通常の駆動状態へと移行する。最初の少なくとも2相に通電する期間は通電している位相に対して、ブラシレスDCモータ5を起動後に通常駆動する状態よりも90deg位相が遅れた状態となるまで通電を行う。これにより確実に起動時の位相を固定でき、更に次に通電する位相を90〜150deg進めた状態とすることで、通常駆動する状態と同じ通電位相状態となるため、ブラシレスDCモータ5の出力トルクを大きく取ることができ、更に位相遅れによる起動の振動を低減することができる。
In addition, the drive unit 9 energizes at least two arbitrary phases of the brushless DC motor 5 at the time of start-up, for example, for 1 second so that the position of the rotor 5a comes to a specific magnetic pole position, and then the energized phase. The phase is advanced by 90 to 150 degrees from the current, and it waits for the position detector 6 to detect the position of the rotor of the brushless DC motor 5. Then, when the position detection unit 6 detects the position and a position detection signal is input to the drive unit 9, the state shifts to a normal driving state in which the energization phase is switched to the next phase. In the first energization period of at least two phases, the energization is performed until the 90 deg phase is delayed from the energized phase after the brushless DC motor 5 is normally driven. As a result, the start-up phase can be reliably fixed, and the phase to be energized next is advanced by 90 to 150 degrees, so that the same energization phase state as in the normal drive state is obtained, so the output torque of the brushless DC motor 5 The start-up vibration due to the phase delay can be reduced.

次に、本実施の形態におけるモータ駆動装置30を用いた冷凍装置および冷蔵庫について説明する。   Next, a refrigeration apparatus and a refrigerator using the motor drive device 30 in the present embodiment will be described.

冷蔵庫22には圧縮機17が搭載されているが、ブラシレスDCモータ5の回転子5aの回転運動は、クランクシャフト(図示せず)により、往復運動に変換される。クランクシャフトに接続されたピストン(図示せず)は、シリンダ(図示せず)内を往復運動することにより、シリンダ内の冷媒を圧縮する。つまり、ブラシレスDCモータ5と、クランクシャフト、ピストン、シリンダにより、圧縮機17が構成される。   Although the compressor 17 is mounted in the refrigerator 22, the rotational motion of the rotor 5a of the brushless DC motor 5 is converted into a reciprocating motion by a crankshaft (not shown). A piston (not shown) connected to the crankshaft reciprocates in a cylinder (not shown) to compress the refrigerant in the cylinder. That is, the compressor 17 is comprised by the brushless DC motor 5, a crankshaft, a piston, and a cylinder.

圧縮機17の圧縮方式(機構方式)は、ロータリー型やスクロール型など、任意の方式が用いられる。本実施の形態においては、レシプロ型の場合について説明する。レシプロ型の圧縮機17は吸入と圧縮の工程でのトルク変動が大きく、速度および電流値が大きく変動する。   As a compression method (mechanism method) of the compressor 17, an arbitrary method such as a rotary type or a scroll type is used. In this embodiment, the case of the reciprocating type will be described. The reciprocating compressor 17 has a large torque fluctuation in the suction and compression processes, and the speed and current value fluctuate greatly.

圧縮機17で圧縮された冷媒は、二方弁18、凝縮器19、減圧器20、蒸発器21を順に通って、再び圧縮機17に戻るような冷凍サイクルを構成する。この時、凝縮器19では放熱を、蒸発器21では吸熱を行うので、冷却や加熱を行うことができる。この冷凍サイクルを搭載して冷蔵庫22が構成される。   The refrigerant compressed by the compressor 17 constitutes a refrigeration cycle that passes through the two-way valve 18, the condenser 19, the decompressor 20, and the evaporator 21 in this order and returns to the compressor 17 again. At this time, since the condenser 19 radiates heat and the evaporator 21 absorbs heat, cooling and heating can be performed. A refrigerator 22 is configured with this refrigeration cycle.

二方弁18は、通電によって開閉動作が可能な電磁弁などがあり、本実施の形態では弁を用いる。二方弁18は、圧縮機17が運転中は開状態とし、圧縮機17と凝縮器19を連通させ、冷媒が流れる。一方で圧縮機17が停止中は二方弁18は閉状態とし、圧縮機17と凝縮器19との間を閉塞させ、冷媒が流れないようにする。   The two-way valve 18 includes an electromagnetic valve that can be opened and closed by energization, and a valve is used in the present embodiment. The two-way valve 18 is opened while the compressor 17 is in operation, the compressor 17 and the condenser 19 are communicated, and the refrigerant flows. On the other hand, while the compressor 17 is stopped, the two-way valve 18 is closed to close the space between the compressor 17 and the condenser 19 so that the refrigerant does not flow.

以上のように構成されたモータ駆動装置30について、その動作を図2から図4を用いて説明する。   The operation of the motor drive device 30 configured as described above will be described with reference to FIGS.

図2から図4において、横軸はブラシレスDCモータ5の回転子5aの磁極位置の位相を示し、図2から図4のAの縦軸は、ブラシレスDCモータ5が駆動する負荷トルクを示し、図2から図4のBの縦軸は、ブラシレスDCモータ5の駆動速度を示している。   2 to 4, the horizontal axis represents the phase of the magnetic pole position of the rotor 5a of the brushless DC motor 5, the vertical axis of A in FIGS. 2 to 4 represents the load torque driven by the brushless DC motor 5, The vertical axis of B in FIGS. 2 to 4 indicates the driving speed of the brushless DC motor 5.

また、図2から図4に示すように、負荷トルクとブラシレスDCモータ5の速度は大きく変化するが、負荷トルクの増加とブラシレスDCモータ5の速度が最小となるタイミングは一致せず、負荷トルクに対してブラシレスDCモータ5の速度には応答遅れが存在する。   Further, as shown in FIGS. 2 to 4, the load torque and the speed of the brushless DC motor 5 vary greatly, but the increase in the load torque and the timing at which the speed of the brushless DC motor 5 is minimized do not coincide with each other. On the other hand, there is a response delay in the speed of the brushless DC motor 5.

まず図2を用いて、従来の圧縮機の起動条件での速度変化に関して説明する。   First, the speed change under the starting condition of the conventional compressor will be described with reference to FIG.

図2のAは、圧縮機17の吸入と吐出の圧力差が0.5MPaのときのブラシレスDCモータ5にかかる負荷トルクの1回転での変化を示している。0.5MPaは従来の吸入と吐出の圧力差でバランスしているとみなせる最大の圧力差であり、許容できる最大の圧力差である。つまり速度変化率が最も大きくなる起動時に許される最大の圧力差での速度
変化率が、許容される最大の速変化率となる。このバランスしているとみなせる最大の圧力差のときのブラシレスDCモータの速度の変化が図2のBに示されている。初期速度は従来の同期運転の速度である3r/sを表しており、この初期速度で1回転した場合の速度変化を表している。つまり圧縮機17では図2のBに示す速度変化率しか許容されていないこととなる。
FIG. 2A shows a change in load torque applied to the brushless DC motor 5 in one rotation when the pressure difference between the suction and discharge of the compressor 17 is 0.5 MPa. 0.5 MPa is the maximum pressure difference that can be regarded as balanced by the pressure difference between the conventional suction and discharge, and is the maximum allowable pressure difference. That is, the speed change rate at the maximum pressure difference allowed at the time of startup at which the speed change rate becomes the maximum is the maximum speed change rate allowed. The change in the speed of the brushless DC motor at the maximum pressure difference that can be regarded as balanced is shown in FIG. The initial speed represents 3r / s, which is the speed of the conventional synchronous operation, and represents a speed change when the engine rotates once at the initial speed. That is, the compressor 17 only allows the speed change rate shown in FIG.

次に図3を用いて、従来の起動方法で負荷トルク変動が大きい場合での起動の速度変化に関して説明する。   Next, with reference to FIG. 3, a description will be given of a change in the starting speed when the load torque fluctuation is large in the conventional starting method.

図3のAは、圧縮機17の吸入と吐出の圧力差が2.5MPaでブラシレスDCモータ5にかかる負荷が図2のAに比べて5倍程度増加した条件での1回転の負荷トルク変化を示している。この2.5MPaの圧力差は本システムでの最大の圧力差で、ブラシレスDCモータ5が駆動する負荷が1回転する中で最大の負荷変化となっている。このときの、ブラシレスDCモータの1回転分の速度の変化が図3のBに示されている。初期速度は図2のBと同様に、従来の同期運転速度である3r/sとしており、このときの速度変化は図2のBと比べると大きくなっており、速度変化率が大きくなり振動が大幅に増加する。   FIG. 3A shows a change in load torque of one rotation under the condition that the pressure difference between the suction and discharge of the compressor 17 is 2.5 MPa and the load applied to the brushless DC motor 5 is increased about five times compared with A of FIG. Is shown. This pressure difference of 2.5 MPa is the maximum pressure difference in the present system, and the maximum load change is made while the load driven by the brushless DC motor 5 rotates once. A change in speed of one rotation of the brushless DC motor at this time is shown in FIG. The initial speed is 3r / s, which is the conventional synchronous operation speed, as in B of FIG. 2, and the speed change at this time is larger than that in B of FIG. Increase significantly.

次に図4を用いて、本実施の形態での負荷トルク変動が大きい場合での起動の速度変化に関して説明する。   Next, with reference to FIG. 4, a description will be given of a change in the starting speed when the load torque fluctuation is large in the present embodiment.

図4のAは図3のAと同様に、圧縮機17の吸入と吐出の圧力差が2.5MPaの時のブラシレスDCモータ5にかかる負荷トルクを示している。図4のBは、本実施の形態における起動方法で、1回転以内に到達する目標速度を初期速度とした場合の速度変化である。図4のAの負荷トルクの条件で、初期速度を従来の起動速度の5の平方根を乗算した速度の約6.71r/sとしたときの速度変化を示しており、目標速度は6.71r/sとしている。図4のBの速度変化率は従来と同じになっている。   4A shows the load torque applied to the brushless DC motor 5 when the pressure difference between the suction and discharge of the compressor 17 is 2.5 MPa, as in FIG. 3A. FIG. 4B shows a speed change when the initial speed is set as the target speed that is reached within one rotation in the starting method according to the present embodiment. FIG. 4A shows the change in speed when the initial speed is about 6.71 r / s obtained by multiplying the square root of 5 of the conventional starting speed under the load torque condition of FIG. 4A, and the target speed is 6.71 r. / S. The speed change rate of B in FIG. 4 is the same as the conventional one.

速度変化率は負荷に対して速度の2乗で比例するため、負荷が5倍となった場合は、速度を5の平方根倍することで、図2で示す負荷条件と駆動速度での速度変化率と同じにすることができる。   The speed change rate is proportional to the square of the speed with respect to the load. Therefore, when the load becomes five times, the speed change under the load condition and driving speed shown in FIG. Can be the same as the rate.

図5は、回転速度を3r/sとし、圧縮機17の吸入と吐出の圧力差がバランスしている最大の圧力差である0.5MPaのときの負荷を1としたときに、負荷が変化した際にどれだけ速度が必要かをあらわしている。これを見ると例えば負荷が4倍になれば、速度は3r/sを4の平方根倍である2倍した6r/sとすれば良い事が分かる。   FIG. 5 shows that the load changes when the rotational speed is 3 r / s and the load at 0.5 MPa, which is the maximum pressure difference between the suction and discharge pressures of the compressor 17, is 1. It shows how much speed is needed. From this, it can be seen that, for example, if the load is quadrupled, the speed may be 6r / s, which is 3r / s, which is twice the square root of 4.

つまり、圧縮機17の吸入と吐出の圧力がバランスした状態として扱う最大の負荷変化に対する、起動時にシステムに必要とされる圧縮機17の吸入と吐出の最大圧力差での負荷変化の倍率を平方根倍した速度に1回転以内に到達することで圧縮機の振動を抑えることができる。   That is, the square root of the ratio of the load change at the maximum pressure difference between the suction and discharge of the compressor 17 required for the system at the start-up with respect to the maximum load change treated as a state where the suction and discharge pressures of the compressor 17 are balanced. The vibration of the compressor can be suppressed by reaching the doubled speed within one rotation.

起動から、1回転以内に発生する速度変化に関しては、速度変化の影響を受ける圧縮機17などの信頼性が問題になる対象が、振動していない状態に対して力を加えることとなるため、圧縮機17など影響を受ける物質の慣性力によりほとんど影響を受けず、問題とならない。速度変化が継続することで、大きな影響を与えることとなる。   As for the speed change that occurs within one rotation from the start, the subject whose reliability is a problem, such as the compressor 17 affected by the speed change, applies a force to the state that is not vibrating. It is hardly affected by the inertial force of the affected substance such as the compressor 17 and does not cause a problem. If the speed change continues, it will have a big impact.

詳細な制御方法に関して、図6を用いて説明する。図6は圧縮機17の停止中に呼び出され起動が完了することで終了する。   A detailed control method will be described with reference to FIG. FIG. 6 is called when the compressor 17 is stopped and ends when the activation is completed.

まず、STEP201において、圧縮機17を駆動する速度を指令する速度指令の有無
を速度加速部8が判断する。速度指令が有る場合は再びSTEP201へ移行し、速度指令が有る場合はSTEP202へと移行する。ここでは、速度指令がまだないものとして、STEP201へ移行する。
First, in STEP 201, the speed accelerating unit 8 determines whether or not there is a speed command for instructing the speed for driving the compressor 17. If there is a speed command, the process proceeds to STEP 201 again, and if there is a speed command, the process proceeds to STEP 202. Here, it is assumed that there is no speed command yet, and the process proceeds to STEP 201.

再び、STEP201へ移行した場合は、再度速度指令があるかどうかを判断する。つまり、速度指令が外部から入力されるまではSTEP201で待機することとなる。ここでは、外部から速度指令が入力されたものとしてSTEP202へと移行する。   When the process proceeds to STEP 201 again, it is determined again whether there is a speed command. That is, it waits in STEP201 until a speed command is input from the outside. Here, the process proceeds to STEP 202 on the assumption that a speed command has been input from the outside.

STEP202では、ドライブ部9が起動の準備のために、ブラシレスDCモータ5の任意の2相に通電を行い、電流を流し始め、タイマAをリセットしスタートさせる。この際、印加される電圧は電流が、ブラシレスDCモータの回転子5aの永久磁石が減磁する電流未満かつインバータ4が破壊しない電流未満となるよう速度加速部8が調整する。そしてSTEP203へ移行する。   In STEP 202, the drive unit 9 energizes any two phases of the brushless DC motor 5 in order to prepare for activation, starts to flow current, resets and starts the timer A. At this time, the speed accelerating unit 8 adjusts the applied voltage so that the current is less than the current that demagnetizes the permanent magnet of the rotor 5a of the brushless DC motor and less than the current that the inverter 4 does not break. Then, the process proceeds to STEP 203.

STEP203では、ドライブ部9がタイマAが所定時間A以上かどうかを判定する。所定時間A以上であればSTEP204へ移行し、所定時間A未満であれば、STEP203へ移行する。ここでは、所定時間Aが経過していないとし、再びSTEP203へ移行する。   In STEP 203, the drive unit 9 determines whether the timer A is equal to or longer than the predetermined time A. If it is not less than the predetermined time A, the process proceeds to STEP 204, and if it is less than the predetermined time A, the process proceeds to STEP 203. Here, it is assumed that the predetermined time A has not elapsed, and the process proceeds to STEP 203 again.

再度、STEP203ではタイマAと所定時間Aの値が比較され、判断される。つまり、ブラシレスDCモータ5へ通電を開始し所定時間Aだけ経過するまではSTEP203で待機し、ブラシレスDCモータ5の2相に電流が流れ続け、位相が固定されることとなる。所定時間Aは十分位相が固定される時間であれば良く、本実施の形態では1秒である。ここでは、タイマAの値が所定時間A以上となったとし、STEP204へ移行する。   Again, in STEP 203, the value of the timer A and the predetermined time A are compared and determined. That is, until energization of the brushless DC motor 5 is started and a predetermined time A elapses, the process waits in STEP 203, and current continues to flow in the two phases of the brushless DC motor 5, and the phase is fixed. The predetermined time A may be a time for which the phase is sufficiently fixed, and is 1 second in the present embodiment. Here, assuming that the value of the timer A is equal to or longer than the predetermined time A, the process proceeds to STEP 204.

STEP204では、ドライブ部9がSTEP202で通電を開始した任意の2相から決定される位相から120deg進んだ位相に通電を開始した後、タイマBとタイマCをリセットし、スタートさせる。STEP202の通電がスイッチング素子4aとスイッチング素子4dだとすると、STEP204ではスイッチング素子4cとスイッチング素子4fへの通電となる。そして、STEP205へと移行する。   In STEP 204, after the drive unit 9 starts energizing to a phase advanced by 120 degrees from the phase determined from any two phases energized in STEP 202, the timer B and the timer C are reset and started. Assuming that the energization of STEP 202 is the switching element 4a and the switching element 4d, in STEP 204, the energization is performed to the switching element 4c and the switching element 4f. Then, the process proceeds to STEP 205.

STEP205では、ドライブ部9がタイマBが所定時間B以上かどうかを判断する。所定時間B以上ならばSTEP208へ移行し、所定時間B未満ならSTEP206へと移行する。ここでは、STEP204での通電を開始したばかりなので所定時間B未満としてSTEP206へと移行する。   In STEP 205, the drive unit 9 determines whether the timer B is equal to or longer than the predetermined time B. If it is not less than the predetermined time B, the process proceeds to STEP 208, and if it is less than the predetermined time B, the process proceeds to STEP 206. Here, since energization in STEP 204 has just started, the process proceeds to STEP 206 with less than the predetermined time B.

STEP206では、位置検出部6がブラシレスDCモータ5の位置を検出できたかどうかを判断する。位置を検出できた場合、STEP210へ移行し、位置を検出できなかった場合、STEP207へと移行する。ここではSTEP204での通電を開始したばかりで、位置検出をできていないとしSTEP207へ移行する。   In STEP 206, it is determined whether or not the position detection unit 6 has detected the position of the brushless DC motor 5. If the position can be detected, the process proceeds to STEP 210. If the position cannot be detected, the process proceeds to STEP 207. Here, since energization in STEP 204 has just started and position detection has not been performed, the process proceeds to STEP 207.

STEP207では速度検出部7が検出する速度が次の1回転で速度変化率が所定値以下になるために必要な速度に到達しているかどうかを判断する。目標速度に到達している場合は、処理を終了し、到達していない場合は再びSTEP205へと移行する。目標速度はバランスしているとみなす最大の負荷で従来速度で起動した場合から求める。従来速度を3r/sとし、負荷が5倍に増えたとすると目標速度は約6.71r/sとなる。ここではまだ、一件視検出もされていないため、STEP205へ再び移行する。   In STEP 207, it is determined whether or not the speed detected by the speed detector 7 has reached a speed necessary for the next one rotation so that the speed change rate becomes a predetermined value or less. If the target speed has been reached, the process is terminated, and if not, the process proceeds to STEP 205 again. The target speed is obtained from the case of starting at the conventional speed with the maximum load that is considered to be balanced. If the conventional speed is 3 r / s and the load increases five times, the target speed is about 6.71 r / s. Here, since single-view detection has not been performed yet, the process proceeds to STEP 205 again.

STEP205へ再度移行したとして、タイマBが所定時間B以上かどうかを判断する。ここでは一連の処理が行われ所定時間Bだけ経過したとしてSTEP208へと移行す
る。
Assuming the transition to STEP 205 again, it is determined whether or not the timer B is equal to or longer than the predetermined time B. Here, a series of processing is performed, and it proceeds to STEP 208 assuming that a predetermined time B has elapsed.

STEP208では、ドライブ部9からブラシレスDCモータ5へ印加する電圧を上昇し加速させるために印加電圧指令値を現在のものに一定値加算する。ここで、加算する値は、本実施の形態での最大負荷条件で1回転以内に目標の駆動速度に到達することが可能な値を実験的もしくはシミュレーションにより予め決定している。そして、STEP209へと移行する。   In STEP 208, in order to increase and accelerate the voltage applied from the drive unit 9 to the brushless DC motor 5, the applied voltage command value is added to the current value by a certain value. Here, as the value to be added, a value that can reach the target drive speed within one rotation under the maximum load condition in the present embodiment is determined in advance by experiment or simulation. Then, the process proceeds to STEP 209.

STEP209では次の印加電圧を増加させるタイミングを図るためにタイマBをリセットし再度スタートさせ、STEP206へと移行する。   In STEP 209, the timer B is reset and restarted in order to increase the next applied voltage, and the process proceeds to STEP 206.

STEP206でSTEP204での通電開始からある程度時間たつと位置検出が発生し、STEP210へと移行する。   In STEP 206, position detection occurs after a certain period of time from the start of energization in STEP 204, and the process proceeds to STEP 210.

STEP210では、タイマCの値を取得し、リセット後に再度スタートさせる。タイマCは現在の印加電圧パターンが継続した時間となる。そして、STEP211へと移行する。   In STEP 210, the value of timer C is acquired and restarted after resetting. Timer C is the time that the current applied voltage pattern continues. Then, the process proceeds to STEP 211.

STEP211ではタイマCの取得結果の逆数をとることにより速度を計算し、STEP212へと移行する。   In STEP 211, the speed is calculated by taking the reciprocal of the acquisition result of the timer C, and the process proceeds to STEP 212.

STEP212では現在の通電位相よりも60deg位相を進めた通電パターンを印加し、STEP207へと移行する。   In STEP 212, an energization pattern that is advanced by 60 deg from the current energization phase is applied, and the process proceeds to STEP 207.

STEP205からSTEP207へ到達する経路を繰り返すことでブラシレスDCモータ5は加速し、目標速度に到達する。そしてSTEP207で目標速度に到達した結果、処理を終了する。   By repeating the path from STEP 205 to STEP 207, the brushless DC motor 5 is accelerated and reaches the target speed. Then, as a result of reaching the target speed in STEP 207, the processing is terminated.

以上のフローを停止中に呼び出し起動が完了するまで処理を行うことで圧縮機17の吸入と吐出に0.05MPaより大きい負荷条件でも大きな振動なく起動することができる。   By performing the process until the call activation is completed while the above flow is stopped, the compressor 17 can be activated without great vibration even under a load condition greater than 0.05 MPa for suction and discharge of the compressor 17.

圧縮機17において、吸入と吐出の間の差圧が0.05MPaより大きい状態で、印加電圧を1回転の中で速度に応じて変化させず、加速のために単調に増加させた場合、差圧により負荷トルクの変動が大きく速度変動が大きくなるため、振動が大きくなり、圧縮機17の部品の磨耗による故障の可能性の増加などがあったが、本実施の形態では、従来の印加方式に比べ信頼性を大きく向上できる。   In the compressor 17, in the state where the differential pressure between suction and discharge is greater than 0.05 MPa, the applied voltage is not changed according to the speed in one rotation, but is monotonously increased for acceleration. Since the load torque greatly varies due to the pressure and the speed variation increases, the vibration increases and the possibility of failure due to wear of parts of the compressor 17 increases. However, in this embodiment, the conventional application method is used. Compared with, reliability can be greatly improved.

次に、本実施の形態のモータ駆動装置30を圧縮機17に適用し、冷蔵庫22に搭載した場合について説明する。   Next, the case where the motor drive device 30 of the present embodiment is applied to the compressor 17 and mounted on the refrigerator 22 will be described.

圧縮機17を起動と同時に、二方弁18を開の状態とし、圧縮機17の吐出と凝縮器19を連通させる。二方弁18は圧縮機17の起動と同時に開にするとしたが、時間的に多少前後しても問題とはならない。圧縮機17の駆動を継続すると凝縮器19は高圧となり、減圧器20で減圧され蒸発器21は低圧となる。このとき、圧縮機17の凝縮器19につながる吐出は高圧に、蒸発器21につながる吸入は低圧となる。ここで、冷蔵庫22の庫内温度が低下し、圧縮機17を停止したとする。二方弁18が開のままの状態では徐々に凝縮器19と蒸発器21の圧力がバランスしていく。圧縮機17の吸入と吐出の間の圧力差が0.05MPa以下のバランスしたといえる状態になるまで、冷蔵庫のシステムにもよるが10分程度かかる。圧縮機17の停止と同時に二方弁18を開から閉状態に移行
させると凝縮器19と蒸発器21の圧力差はほぼ維持され、圧縮機17の吐出と吸入に圧力差が残る。冷蔵庫22の庫内温度が上昇し、再び圧縮機17を起動する際に、圧縮機17の停止中に二方弁18を閉め圧力差を保持した状態と、圧力がバランスした状態から起動する場合と比較した場合、二方弁18を閉め圧力差を保持したほうが、凝縮器19と蒸発器21の間に再び圧力差を設けるための電力が小さくすむため、省エネとなる。また、圧縮機17の停止中も二方弁18を開のままにする場合や、二方弁18を設けない場合であっても、停止から圧力がバランスする10分経過前に庫内温度が上昇した場合も従来であれば圧力差が0.05MPa以下でしか起動できなかったため、10分経過することを待っていた。一方、本実施の形態では、0.05MPaより大きな差圧でも起動を可能にしているため、庫内温度が上昇し、圧縮機17の運転が必要なタイミングで起動が可能となり、バランスした状態に比べ凝縮器19と蒸発器21との間に圧力差を設けるための電力が減少することとなるため、省エネが可能となる。
Simultaneously with the start of the compressor 17, the two-way valve 18 is opened, and the discharge of the compressor 17 and the condenser 19 are communicated. Although the two-way valve 18 is opened at the same time as the compressor 17 is started, there is no problem even if the time is slightly changed. If the drive of the compressor 17 is continued, the condenser 19 becomes high pressure, the pressure is reduced by the pressure reducer 20, and the evaporator 21 becomes low pressure. At this time, the discharge connected to the condenser 19 of the compressor 17 becomes high pressure, and the suction connected to the evaporator 21 becomes low pressure. Here, it is assumed that the internal temperature of the refrigerator 22 is lowered and the compressor 17 is stopped. When the two-way valve 18 remains open, the pressures of the condenser 19 and the evaporator 21 are gradually balanced. Depending on the refrigerator system, it takes about 10 minutes until the pressure difference between the suction and discharge of the compressor 17 reaches a balanced state of 0.05 MPa or less. When the two-way valve 18 is shifted from the open state to the closed state simultaneously with the stop of the compressor 17, the pressure difference between the condenser 19 and the evaporator 21 is substantially maintained, and a pressure difference remains between discharge and suction of the compressor 17. When the internal temperature of the refrigerator 22 rises and the compressor 17 is started again, when the compressor 17 is stopped, the two-way valve 18 is closed and the pressure difference is maintained, and the pressure is balanced. When the two-way valve 18 is closed and the pressure difference is maintained, the electric power for providing the pressure difference again between the condenser 19 and the evaporator 21 is reduced, so that energy is saved. Even when the two-way valve 18 is left open even when the compressor 17 is stopped, or even when the two-way valve 18 is not provided, the internal temperature is 10 minutes before the pressure balances from the stop. Even when the pressure rises, it was possible to start only when the pressure difference was 0.05 MPa or less in the prior art, and it was waiting for 10 minutes to elapse. On the other hand, in the present embodiment, since it is possible to start even with a differential pressure greater than 0.05 MPa, the internal temperature rises, and the compressor 17 can be started when it is necessary to operate, so that the balance is maintained. In comparison, the power for providing a pressure difference between the condenser 19 and the evaporator 21 is reduced, so that energy saving is possible.

二方弁18は三方弁や四方弁に比べシステムを単純に構成することができ、圧縮機17の吸入と吐出の圧力差を維持することができる。   The two-way valve 18 can have a simpler system than the three-way valve or the four-way valve, and can maintain the pressure difference between the suction and discharge of the compressor 17.

以上ように、本実施の形態においては、1回転中で変動する負荷を駆動するブラシレスDCモータ5と、ブラシレスDCモータ5に電圧を印加し駆動するドライブ部9と、ブラシレスDCモータ5の起動から1回転以内の速度が次の1回転の速度変化率が所定値以下に収まるように加速させるようドライブ部9が印加する電圧を決定する速度加速部8を備えることにより、負荷に対して速度は2乗の効果があるため負荷の増加に対して小さな速度上昇でブラシレスDCモータ5での速度変化を抑制でき、ブラシレスDCモータ5の振動を低減することとなり、負荷トルク変動が大きな状態でも、安定して起動することができる。   As described above, in the present embodiment, the brushless DC motor 5 that drives a load that fluctuates during one rotation, the drive unit 9 that drives the brushless DC motor 5 by applying a voltage, and the startup of the brushless DC motor 5. By providing the speed accelerating unit 8 that determines the voltage applied by the drive unit 9 so that the speed within one rotation is accelerated so that the rate of change in the speed of the next one rotation is kept below a predetermined value, the speed with respect to the load is reduced. Because of the square effect, the speed change in the brushless DC motor 5 can be suppressed with a small increase in speed with respect to the increase in load, and the vibration of the brushless DC motor 5 is reduced. Can be started.

また、本実施の形態では速度加速部8は、ブラシレスDCモータ5の起動から1回転以内の速度を次の1回転の速度変化率が1回転中の最大変化から計算される負荷で所定値以下に収まるよう加速させることにより、ブラシレスDCモータ5が駆動する負荷の最も起動が困難な条件で起動が可能となり、要求される全ての条件で安定して起動することができる。   In the present embodiment, the speed accelerating unit 8 has a speed within one revolution from the start of the brushless DC motor 5 and a load calculated from the maximum speed change rate during the next one revolution. By accelerating so as to be within the range, it is possible to start under the condition where the start of the load driven by the brushless DC motor 5 is most difficult, and it is possible to start stably under all the required conditions.

また、本実施の形態では、ブラシレスDCモータ5の磁極位置を検出する位置検出部6を備え、ドライブ部9が起動前にブラシレスDCモータ5の特定の相に電流を流す位置決めを行い、所定時間経過後に位置決め位相より90度以上進んだ相に電流を流した状態で位置検出部6の位置情報を取得し駆動を開始するとしたことにより、ブラシレスDCモータ5の磁極位置に応じた駆動を行うこととなるため、1回転の中に負荷変動があってまた、速度が大きく変化する場合でも安定した駆動を行うことができる。   Further, in the present embodiment, the position detection unit 6 that detects the magnetic pole position of the brushless DC motor 5 is provided, and the drive unit 9 performs positioning so that a current flows in a specific phase of the brushless DC motor 5 before starting, for a predetermined time. After the elapse of time, the position information of the position detection unit 6 is acquired and the drive is started in a state where the current is passed through the phase advanced by 90 degrees or more from the positioning phase, so that the drive corresponding to the magnetic pole position of the brushless DC motor 5 is performed. Therefore, stable driving can be performed even when there is a load fluctuation in one rotation and the speed changes greatly.

また、モータ駆動装置30が圧縮機17、凝縮器19、減圧器20、蒸発器21、圧縮機17の順に接続された冷凍サイクルの圧縮機17を駆動し、圧縮機17の吸入側と吐出側の圧力差が残る状態で起動するとした冷蔵庫22としたことにより、圧縮機17の吸入と吐出に圧力差がついた状態であっても起動できることとなり、単純なシステム構成で安価に蒸発器21の温度を上昇させず、冷凍サイクルのロスを低減することができる
また、圧縮機17の圧力差が少なくとも0.05MPaより大きいとしたことにより、通常振動が増加する圧力差であっても振動の増加による劣化の促進を軽減し、圧縮機17の信頼性を維持しつつ、冷凍サイクルのロスを低減できる。
Further, the motor drive device 30 drives the compressor 17 of the refrigeration cycle connected in the order of the compressor 17, the condenser 19, the decompressor 20, the evaporator 21, and the compressor 17, and the suction side and the discharge side of the compressor 17. Since the refrigerator 22 is started in a state where the pressure difference remains, it can be started even in a state where there is a pressure difference between the suction and discharge of the compressor 17, and the evaporator 21 can be inexpensively configured with a simple system configuration. It is possible to reduce the loss of the refrigeration cycle without increasing the temperature. Further, since the pressure difference of the compressor 17 is at least larger than 0.05 MPa, the vibration increases even if the pressure difference increases normally. It is possible to reduce the loss of the refrigeration cycle while maintaining the reliability of the compressor 17 by reducing the acceleration of deterioration due to the above.

本発明のモータ駆動装置は、起動時に負荷トルクが変動する状態であっても起動が可能となる。これにより、冷蔵庫のみならず、エアコン、自動販売機やショーケース、ヒート
ポンプ給湯器における圧縮機に適用できる。
The motor drive device of the present invention can be started even when the load torque fluctuates during startup. Thereby, it can apply not only to a refrigerator but to the compressor in an air-conditioner, a vending machine, a showcase, and a heat pump water heater.

5 ブラシレスDCモータ
8 速度加速部
9 ドライブ部
17 圧縮機
19 凝縮器
20 減圧器
21 蒸発器
22 冷蔵庫
30 モータ駆動装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Brushless DC motor 8 Speed acceleration part 9 Drive part 17 Compressor 19 Condenser 20 Decompressor 21 Evaporator 22 Refrigerator 30 Motor drive device

Claims (6)

1回転中で変動する負荷を駆動するブラシレスDCモータと、前記ブラシレスDCモータに電圧を印加し駆動するドライブ部と、前記ブラシレスDCモータの起動から1回転以内の速度が次の1回転の速度変化率が所定値以下に収まるように加速させるよう前記ドライブ部が印加する電圧を決定する速度加速部を備えるモータ駆動装置。 A brushless DC motor that drives a load that fluctuates during one rotation, a drive unit that drives by applying a voltage to the brushless DC motor, and a speed change within one rotation from the start of the brushless DC motor A motor driving device comprising a speed accelerating unit that determines a voltage applied by the drive unit so as to accelerate so that a rate falls below a predetermined value. 前記速度加速部は、前記ブラシレスDCモータの起動から1回転以内の速度が次の1回転の速度変化率が1回転中の負荷の変化が最大となる条件で所定値以下に収まるよう加速させる請求項1に記載のモータ駆動装置。 The speed accelerating unit accelerates the speed within one rotation from the start of the brushless DC motor so that the speed change rate of the next one rotation is within a predetermined value under a condition that the load change during one rotation is maximum. Item 2. The motor drive device according to Item 1. 前記ブラシレスDCモータの磁極位置を検出する位置検出部を備え、前記ドライブ部が起動前に前記ブラシレスDCモータの特定の相に電流を流す位置決めを行い、所定時間経過後に位置決め位相より90度以上進んだ相に電流を流した状態で前記位置検出部の位置情報を取得し駆動を開始する請求項1または2に記載のモータ駆動装置。 A position detection unit for detecting the magnetic pole position of the brushless DC motor is provided, and the drive unit performs positioning for supplying a current to a specific phase of the brushless DC motor before activation, and advances by 90 degrees or more from the positioning phase after a predetermined time has elapsed. The motor drive device according to claim 1 or 2, wherein the position information of the position detection unit is acquired and driving is started in a state where a current is passed through the phase. 請求項1から3のいずれか一項に記載のモータ駆動装置を用いた圧縮機の駆動装置。 The drive device of the compressor using the motor drive device as described in any one of Claim 1 to 3. 請求項4に記載の圧縮機の駆動装置を備え、前記圧縮機の吸入側と吐出側の圧力差が残る状態で起動する冷蔵庫。 A refrigerator comprising the compressor driving device according to claim 4 and started in a state where a pressure difference between the suction side and the discharge side of the compressor remains. 前記圧縮機の吸入側と吐出側の圧力差が少なくとも0.05MPaより大きい請求項5に記載の冷蔵庫。 The refrigerator according to claim 5, wherein the pressure difference between the suction side and the discharge side of the compressor is greater than at least 0.05 MPa.
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