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JPH0746893B2 - Rotational position detector for compressor electric motor - Google Patents
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JPH0746893B2 - Rotational position detector for compressor electric motor - Google Patents

Rotational position detector for compressor electric motor

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Publication number
JPH0746893B2
JPH0746893B2 JP1177455A JP17745589A JPH0746893B2 JP H0746893 B2 JPH0746893 B2 JP H0746893B2 JP 1177455 A JP1177455 A JP 1177455A JP 17745589 A JP17745589 A JP 17745589A JP H0746893 B2 JPH0746893 B2 JP H0746893B2
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compressor
rotational position
electric motor
disk
rotor
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正昭 竹沢
高志 小川
宣雄 林
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 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回転位置を検出する
検出回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to a compressor in which an induction motor and a compression element rotationally driven by a rotor of the induction motor are housed in the same case, and more particularly, The present invention relates to a detection circuit that detects the rotational position of this induction motor.

(ロ)従来の技術 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号公報に記載されているようなものがあ
った。この公報に記載されたものは、電動機の回転軸に
歯車もしくはエンコーダーを直結し、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
検出するものであった。
(B) Prior Art Generally, as a rotational position detecting device for an electric motor for a compressor, there is a device described in JP-A-63-23585. In the device disclosed in this publication, a gear or an encoder is directly connected to the rotary shaft of the electric motor, and a sensor for detecting a pulse generated by the gear is provided to detect the rotational position of the rotor.

(ハ)発明が解決しようとする課題 このように構成された電動機の回転位置検出装置ではセ
ンサを直結圧縮機の内部に設けなければならず、このた
め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
った。従って、圧縮機自体の寿命が短くなってしまう問
題点があった。
(C) Problems to be Solved by the Invention In the rotational position detecting device for an electric motor configured as described above, the sensor must be provided inside the direct-coupled compressor, and therefore, the sensor has an anti-Freon property, an anti-temperature property, an anti-temperature property. There was a problem with the pressure property, and the life of this sensor could not be sufficiently secured. Therefore, there is a problem that the life of the compressor itself is shortened.

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、充分長さの寿命が確保されていないものであった。
Further, although a product having improved anti-Freon property has been developed, a product having a sufficiently long life has not been secured.

このような問題点に対して、本発明では通常の汎用タイ
プのセンサを用いても対フレオン性などの問題が生じな
い回転位置検出装置を提供するものである。
In order to solve such a problem, the present invention provides a rotational position detecting device that does not cause a problem such as anti-Freon property even when a general-purpose type sensor is used.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は電動機と、この電動機に回転軸を介して連結さ
れ、この回転軸にて駆動される圧縮要素とを単一の密閉
容器に収納して成る圧縮機において、回転軸と共に回転
する円盤と、この円盤上に取付られる永久磁石と、この
永久磁石に向けて密閉容器の外側から密閉容器の気密が
保持されるように回転軸の軸方向に沿う方向から挿入さ
れる有底状の筒と、この筒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
えたものである。
(D) Means for Solving the Problem The present invention is a compression system in which an electric motor and a compression element which is connected to the electric motor via a rotary shaft and is driven by the rotary shaft are housed in a single hermetic container. In the machine, a disk rotating with the rotating shaft, a permanent magnet mounted on the disk, and a direction along the axial direction of the rotating shaft so that airtightness of the sealed container is maintained from the outside of the sealed container toward the permanent magnet. A bottomed cylinder inserted from the magnet, a magnetic detection element provided in the cylinder so as to detect the magnetism of a permanent magnet, and a control unit for determining the rotational position of the rotor from the output change of the magnetic detection element. Be prepared.

また、永久磁石は圧縮要素の所定の回転位置と対応する
円盤上の位置に取付られているものである。
Further, the permanent magnet is attached at a position on the disk corresponding to the predetermined rotational position of the compression element.

また、円盤上には圧縮要素の複数の所定の回転位置と対
応する位置夫々に永久磁石が取りつけられているもので
ある。
Further, permanent magnets are mounted on the disk at positions corresponding to a plurality of predetermined rotational positions of the compression element.

また、筒の開口近くの密閉容器の外壁に取付ける電気部
品と、この電気部品と筒の開口とを同時に覆う単一のカ
バーとを備えたものである。
Further, it is provided with an electric component attached to the outer wall of the closed container near the opening of the cylinder, and a single cover for simultaneously covering the electric component and the opening of the cylinder.

(ホ)作用 このように構成された回転位置検出装置では、圧縮機の
対フレオン性などを考慮することなく汎用タイプのセン
サを位置検出に用いることができるものである。
(E) Operation In the rotational position detecting device configured as described above, a general-purpose type sensor can be used for position detection without considering the anti-Freon property of the compressor.

(ヘ)実施例 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
とから成っている。この回転子のシャフト13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13をクラ
ンク軸2として回転するクランク部14と、このクランク
部14によってシリンダ7内を回転するローラ8と、シリ
ンダ7の開口を封じる上軸受部10及び下軸受部11と、こ
の上軸受部に取りつけたカップマフラー12とで構成され
ている。9はベーンであり、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。16,17はバラ
ンサであり、クランク軸2のクランク部14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。18は吐出
管であり、密閉容器1の上側に取りつけられている。
(F) Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the compressor. In the figure, reference numeral 1 denotes a closed container, in which a compression element 4 and a three-phase induction motor 3 are housed. The three-phase induction motor 3 includes a stator 5 on which a three-phase winding is wound, and a rotor 6 that rotates by a magnetic field generated by the stator 5.
And consists of. The compression element 4 is connected to the shaft 13 of the rotor. The compression element 4 includes a crank portion 14 that rotates about a shaft 13 as a crankshaft 2, a roller 8 that rotates in the cylinder 7 by the crank portion 14, an upper bearing portion 10 and a lower bearing portion 11 that seal the opening of the cylinder 7. It is composed of a cup muffler 12 attached to the upper bearing portion. A vane 9 is in contact with the roller 8 and divides the inside of the cylinder 7 into a high pressure chamber and a low pressure chamber. Balancers 16 and 17 are provided so as to dynamically or statically balance with the crank portion 14 of the crankshaft 2. Reference numeral 18 denotes a discharge pipe, which is attached to the upper side of the closed container 1.

第2図は第1図に示した圧縮機のII−II断面図である。
この図において、19は吐出ポート、20は吸入ポートであ
り、シリンダ7内の空間21,22を夫々高圧室、低圧室に
別けている。又ローラ8は第2図の実線矢印の方向に回
転するものであり、ローラ8がシリンダ7と接する接点
位置を回転位置として0〜360度で表示している。第2
図の状態はローラ8とシリンダ7との接点位置すなわち
クランク軸2(シャフト13)の回転位置が180度の位置
のものである。
FIG. 2 is a II-II sectional view of the compressor shown in FIG.
In this figure, 19 is a discharge port and 20 is a suction port, and the spaces 21 and 22 in the cylinder 7 are divided into a high pressure chamber and a low pressure chamber, respectively. The roller 8 rotates in the direction of the solid line arrow in FIG. 2, and the contact position where the roller 8 contacts the cylinder 7 is indicated as 0 to 360 degrees as the rotational position. Second
In the state shown in the drawing, the contact position between the roller 8 and the cylinder 7, that is, the rotational position of the crankshaft 2 (shaft 13) is at a position of 180 degrees.

第3図,第4図は実際の圧縮機に圧縮要素4の回転位置
を検出するための位置検出器を取りつけた状態を示す要
部断面図、及び上面図である。この図において、圧縮要
素4はクランク軸2(回転子のシャフト13)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
位置を検出すれば圧縮要素4の回転位置を検出すること
ができる。位置検出器は円盤状のディスク22に接着され
たマグネット23と磁気検出器(ホール素子)24とから成
っている。ディスク22はボルト25によってシャフト13に
回転の中心が一致するように取りつけられている。この
マグネット23とホール素子24との位置関係は、第2図に
示した回転位置が“0"度の時にホール素子24が磁気を検
出して出力を変えるようになっている。従って、圧縮要
素4(回転子)が“0"度の回転位置毎に出力が変化する
ものである。ホール素子24は圧縮器の密閉容器1の側面
側から有底状のパイプ50(円筒もしくは多角形)を挿入
してこのパイプ50の奥に設けている。又、このパイプ50
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
漏れないようになっている。尚、26はバランスウエイト
でありホール素子24を取りつけることによって生じるデ
ィスクの重量バランスを補正するものである。
3 and 4 are a cross-sectional view and a top view of a main part showing a state in which a position detector for detecting the rotational position of the compression element 4 is attached to an actual compressor. In this figure, the compression element 4 rotates simultaneously with the rotor 6 via the crankshaft 2 (rotor shaft 13). Therefore, if the rotation position of the rotor 6 is detected, the rotation position of the compression element 4 is actually determined. Can be detected. The position detector comprises a magnet 23 adhered to a disk 22 and a magnetic detector (Hall element) 24. The disk 22 is attached to the shaft 13 by bolts 25 so that the center of rotation is aligned. The positional relationship between the magnet 23 and the hall element 24 is such that the hall element 24 detects magnetism and changes the output when the rotational position shown in FIG. 2 is "0" degree. Therefore, the output of the compression element 4 (rotor) changes every rotation position of "0" degrees. The Hall element 24 is provided at the back of the pipe 50 by inserting a bottomed pipe 50 (cylindrical or polygonal) from the side surface side of the closed casing 1 of the compressor. Also, this pipe 50
Is welded to the closed container 1 so that high-pressure gas inside the compressor does not leak. Reference numeral 26 is a balance weight, which corrects the weight balance of the disk generated by mounting the hall element 24.

パイプ50は例えばホール素子24が入る位の径を有する銅
製のものであり、一端にキャップを溶接して有底状とし
ている。またホール素子24はパイプ50にはいる大きさの
基板に装着された後この基板と共にパイプ50に挿入され
ている。
The pipe 50 is, for example, made of copper having a diameter that allows the Hall element 24 to be inserted therein, and has a bottomed shape by welding a cap to one end. The Hall element 24 is mounted on a substrate having a size that fits in the pipe 50 and then inserted into the pipe 50 together with this substrate.

尚、第5図はディスク22の上面図である。Incidentally, FIG. 5 is a top view of the disk 22.

第6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、27〜29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27〜29に3相交流を通電することによって回
転子5が回転子ディスク5に取りつけられたマグネット
23が回転する。従って回転子5(圧縮要素)が一回転す
るごとにホール素子24の出力が変化し、この変化を位置
検出回路30が信号に変換して制御部31へ出力する。32〜
37はON/OFF動作をするスイッチング素子であり、3相ブ
リッジ状に結線され、3相の固定子巻線27〜29に対して
直流電源39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、FET素子、GTO素子などの半導体スイッチン
グ素子)32〜37には夫々蓄積電荷の放電や、固定子巻線
27〜29に生じる循環電流の流れる循環回路を形成するダ
イオードが接続されている。尚、直流電源39は交流電力
(商用電源でも可能)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
イッチング素子32〜37はそのON/OFF動作がベースドライ
ブ回路38を介して与えられる制御部31からの信号によっ
て制御されている。この制御部は主にCPU、RAM、ROM、I
/Oインターフェースなどから構成され、速度指令回路40
からの速度信号に基づく周波数を算出し、この周波数の
交流電力が固定子巻線27〜29に供給されるようにスイッ
チング素子32〜37のON/OFF動作をPWM理論に基づいて制
御する。以下、算出された周波数の交流電力を得るため
に行うスイッチング素子32〜37のON/OFF制御について説
明する。第7図はスイッチング素子32〜37へ供給するON
/OFF信号をPWM理論に基づいて作る過程を示す説明図で
ある。所望の周波数と等しい周波数のsin波形(第7図
では3相のため3波形ある)と三角波とを変調してスイ
ッチング素子32〜37のON/OFF信号を得る。この時三角波
の周波数によってブリッジ回路から出力される交流波形
の分解能(スイッチング素子のON/OFF状態が切換る周
期)が決まる。即ち三角波の周波数を高くすればするほ
ど分解能は良くなるが、反面スイッチング素子のスイッ
チング速度を越えるとスイッチング素子が不動作になる
ので、三角波の周波数は使用するスイッチング素子との
かね合いから適当な周波数を設定する。この図から分か
るように三角波の振幅及びsin波の振幅を適当に設定す
るとスイッチング素子夫々のON/OFF時間が変化する。こ
れによってスイッチング素子のON時間が長くなればブリ
ッジ回路から出力される交流電力の電圧振幅が大きくな
るものである。すなわち、出力電圧が高くなる。尚、こ
の時sin波の周波数に対して三角波の周波数を変えるよ
うにしてもよい。尚、スイッチング信号の生成は上記し
た方式に限るものではなく所望の周波数の交流電力を出
力できると共にこの交流電力の出力電圧を交流の一周期
中に於て任意に変更できるものであればよい。
FIG. 6 is a control circuit diagram for controlling the operation of the compressor shown in FIGS. In this figure, 27 to 29 are stator windings of the induction motor 5, which are star-connected. A magnet attached to the rotor disk 5 by attaching a three-phase alternating current to the stator windings 27 to 29.
23 rotates. Therefore, every time the rotor 5 (compression element) makes one revolution, the output of the Hall element 24 changes, and the position detection circuit 30 converts this change into a signal and outputs it to the control unit 31. 32-
37 is a switching element that performs ON / OFF operation and is connected in a three-phase bridge shape, and the DC power supplied from the DC power supply 39 to the three-phase stator windings 27 to 29 is converted into three-phase AC power. Convert and output. These switching elements (semiconductor switching elements such as transistor elements, FET elements, and GTO elements) 32 to 37 discharge accumulated charge and the stator windings, respectively.
Diodes forming a circulating circuit in which circulating currents 27 to 29 flow are connected. The DC power supply 39 may be AC power (which may be a commercial power supply) rectified and smoothed, or DC power from a battery. The ON / OFF operation of the switching elements 32 to 37 is controlled by a signal from the control unit 31 given via the base drive circuit 38. This controller mainly consists of CPU, RAM, ROM, I
Speed command circuit 40
The frequency based on the speed signal from is calculated, and the ON / OFF operation of the switching elements 32 to 37 is controlled based on the PWM theory so that the AC power of this frequency is supplied to the stator windings 27 to 29. Hereinafter, ON / OFF control of the switching elements 32 to 37 for obtaining the AC power of the calculated frequency will be described. FIG. 7 shows ON for supplying to switching elements 32-37.
It is explanatory drawing which shows the process which produces an / OFF signal based on PWM theory. An ON / OFF signal of the switching elements 32 to 37 is obtained by modulating a sin waveform having a frequency equal to a desired frequency (three waveforms in FIG. 7 because there are three phases) and a triangular wave. At this time, the frequency of the triangular wave determines the resolution of the AC waveform output from the bridge circuit (the cycle at which the ON / OFF state of the switching element switches). That is, the higher the triangular wave frequency is, the better the resolution becomes.However, if the switching speed of the switching element is exceeded, the switching element becomes inoperable.Therefore, the triangular wave frequency is an appropriate frequency in consideration of the switching element used. To set. As can be seen from this figure, the ON / OFF time of each switching element changes when the amplitude of the triangular wave and the amplitude of the sin wave are set appropriately. As a result, the longer the ON time of the switching element, the larger the voltage amplitude of the AC power output from the bridge circuit. That is, the output voltage becomes high. At this time, the frequency of the triangular wave may be changed with respect to the frequency of the sin wave. The generation of the switching signal is not limited to the above-described method, and any method can be used as long as it can output AC power of a desired frequency and can arbitrarily change the output voltage of this AC power during one cycle of AC.

従ってこの様な波形発生方式を用いると交流電力Pはf
(=出力周波数)、V(=出力電圧)、Ph(=出力位
相)の設定条件に基づいて得られる。即ち、このような
条件に基づいてスイッチング素子32〜37のON/OFF信号が
算出されるものである。尚、fは速度指令回路から与え
られる速度信号から算出される周波数であり、Vの基本
値はV/f=一定値になるように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即ち圧縮機の
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。Phの値が0〜360゜に変化することによって一周
期分の交流電力が出力される。このPhの進め量ΔPh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良くなるが、このΔPhの値は
スイッチング素子の応答可能なスイッチング時間と制御
部31の処理能力との関係から各周波数ごとの最適なΔPh
の値が予め設定されている。
Therefore, when such a waveform generation method is used, the AC power P is f
(= Output frequency), V (= output voltage), Ph (= output phase). That is, the ON / OFF signals of the switching elements 32-37 are calculated based on such conditions. Note that f is a frequency calculated from the speed signal given from the speed command circuit, and the basic value of V is determined based on the value of f so that V / f = constant value. Are set so that the operating efficiency of the induction motor or compressor is good at each frequency. As the Ph value changes from 0 to 360 °, one cycle of AC power is output. If the advance amount ΔPh of Ph is increased, the resolution in one cycle becomes worse, and if this value is made smaller, the resolution becomes better, but the value of ΔPh depends on the switching time at which the switching element can respond and the processing capacity of the control unit 31. From the relationship of, the optimum ΔPh for each frequency
The value of is preset.

第8図は周波数fの交流電力を出力するときの制御部31
の動作を示すフローチャートである。このフローチャー
トにおいて、ステップS1にてまず周波数fの変更があっ
たか否かを判断する。即ち速度指令回路40から与えられ
ている速度信号に変更があったか否かを判断する。周波
数fの変更があったときにはステップS2へ進みV(出力
電圧の基本値)とΔPh(位相の進め量)とを算出し変更
する。次いでステップS3に進む。このステップでは位置
検出回路からの信号があったか否かを判断する。即ち圧
縮機の圧縮要素(誘導電動機の回転子)が“0"度の回転
位置になったか、否かの判断する。この信号があったと
きには、ステップS4へ進む。このステップでは位相Phを
“0"にして回転子の回転位置の位置合わせを行う。同時
に前回入力した信号と今回入力した信号とから回転子の
回転速度Nを算出する。また、ステップS3で信号がなか
ったときにはステップS5へ進む。このステップでは位相
Phの値をΔPh進める。次いでステップS6で位相Phが位相
PhhとPh1との間にあるか否かを判断する。位相Phがステ
ップS6の条件を満たしているときにはステップS7へ進
み、Vの値を+VU(Vの値に対して20%位)増加させ、
fの値を+fU(fの値に対して5〜7%位)増加させ、
Phの値をPhU(10度位)の値だけ増加させる。ステップS
6の条件を満たさないときにはステップS8に進み、Vの
値を−VD(Vの値に対して10〜20%位)減少させ、fの
値を−fD(fの値に対して5〜7%位)減少させる。こ
のようなステップS6〜ステップS8を実行することによっ
て、回転子が位相Ph1に対応する回転位置と位相Phhに対
応する回転位置との回転区間にあるときには固定子巻線
即ち圧縮機の電動機に供給される交流電力の周波数及び
電圧が増加してこの電動機の駆動トルクが増加するもの
である。またこれ以外の時には駆動トルクが減るもので
ある。従って、圧縮要素が圧縮工程にあり電動機が大き
なトルクを必要とするときにトルクの増加が行えるもの
である。尚、Ph1とPhhとの値については後記する。次い
でステップS9へ進み、このステップではステップS4で算
出した回転子の回転速度Nが速度指令回路から与えられ
た値より所定値小さい値(ROLL)か否かを判断する。こ
のROLLの値のNに対する比率は各周波数ごとに異なるよ
うにしてもよいし又一定の比率にしてもよい。回転速度
Nが小さいときにはステップS10へ進む。このステップ
ではV,f,Phの値を夫々+側に補正する。次いでステップ
S11へ進み、このステップではステップS4で算出した回
転子の回転速度Nが速度指令回路から与えられた値より
所定値大きい値(ROLH)か否かを判断する。このROLHの
値のNに対する比率は各周波数ごとに異なるようにして
もよいし又一定の比率若しくは一定の値にしてもよい。
回転速度Nが大きいときにはステップS12へ進む。この
ステップではV,f,Phの値を夫々一側に補正する。このス
テップS10、ステップS12における補正幅は電圧で0.1〜
0.5ボルト、周波数で0.1〜0.5Hz程度である。ステップS
13はスイッチング信号の出力ステップである。このステ
ップでは、上記のようなステップによって求められたf,
V,Phの値に基づいてスイッチング素子32〜37のON/OFF状
態を一定時間(一周期の時間/360/ΔPh)維持するもの
である。(Phの最小単位を12度としたとき)このフロー
チャートに基づく例えば一周期分のスイッチング信号は
前記した第7図のようになる。
FIG. 8 shows a control unit 31 when outputting AC power of frequency f.
3 is a flowchart showing the operation of FIG. In this flowchart, it is first determined in step S1 whether the frequency f has been changed. That is, it is determined whether or not the speed signal given from the speed command circuit 40 has been changed. When the frequency f is changed, the process proceeds to step S2, V (basic value of output voltage) and ΔPh (phase advance amount) are calculated and changed. Then, it proceeds to step S3. In this step, it is determined whether or not there is a signal from the position detection circuit. That is, it is determined whether or not the compression element of the compressor (rotor of the induction motor) has reached the rotational position of "0" degrees. When this signal is received, the process proceeds to step S4. In this step, the phase Ph is set to "0" and the rotational position of the rotor is aligned. At the same time, the rotational speed N of the rotor is calculated from the signal input last time and the signal input this time. If there is no signal in step S3, the process proceeds to step S5. Phase in this step
Advance the Ph value by ΔPh. Next, in step S6, the phase Ph
Judge whether it is between Phh and Ph1. When the phase Ph satisfies the condition of step S6, the process proceeds to step S7, where the value of V is increased by + VU (about 20% of the value of V),
Increase the value of f by + fU (5 to 7% of the value of f),
Increase the value of Ph by the value of PhU (about 10 degrees). Step S
When the condition of 6 is not satisfied, the process proceeds to step S8, the value of V is decreased by −VD (10 to 20% with respect to the value of V), and the value of f is decreased by −fD (5 to 7 with respect to the value of f. %) Decrease. By performing steps S6 to S8 as described above, when the rotor is in the rotation section between the rotation position corresponding to the phase Ph1 and the rotation position corresponding to the phase Phh, the stator winding, that is, the motor of the compressor is supplied. The frequency and voltage of the generated AC power increase and the drive torque of this electric motor increases. At other times, the drive torque is reduced. Therefore, when the compression element is in the compression process and the electric motor requires a large torque, the torque can be increased. The values of Ph1 and Phh will be described later. Next, in step S9, it is determined whether or not the rotation speed N of the rotor calculated in step S4 is a value (ROLL) smaller than the value given by the speed command circuit by a predetermined value. The ratio of the ROLL value to N may be different for each frequency, or may be a constant ratio. When the rotation speed N is low, the process proceeds to step S10. In this step, the values of V, f, Ph are corrected to the + side. Then step
In step S11, it is determined whether the rotation speed N of the rotor calculated in step S4 is a value (ROLH) larger than the value given by the speed command circuit by a predetermined value. The ratio of the value of ROLH to N may be different for each frequency, or may be a constant ratio or a constant value.
When the rotation speed N is high, the process proceeds to step S12. In this step, the values of V, f, Ph are corrected to one side. The correction width in step S10 and step S12 is 0.1-
It is 0.5 volts and the frequency is about 0.1 to 0.5 Hz. Step S
13 is an output step of the switching signal. In this step, f, obtained by the above steps,
Based on the values of V and Ph, the ON / OFF states of the switching elements 32 to 37 are maintained for a fixed time (one cycle time / 360 / ΔPh). (When the minimum unit of Ph is 12 degrees) For example, the switching signal for one cycle based on this flowchart is as shown in FIG.

第9図は第8図に示すフローチャートを実行した際に得
られる交流電力の電圧波形図である。この電圧波形V27,
V28,V29は誘導電動機の固定子巻線27〜29に供給される
電圧であり、一例として電圧波形が第9図に示すような
位相状態である時について説明する。図中の“0"度は位
置検出回路から信号が出力されたときである。即ち、回
転子に設けたマグネットとホール素子の位置とが一致し
たときである。この一周期中で位相角がPh1(回転子の
回転数から求まる一周期の時間と回転位置に対応する時
間とからこの位相Ph1の位置を求める。)に成った時に
V=V+VU、f=f+fU、Ph=Ph+PhUに成るので、電
圧波形は点線のようにかさ上げされる。この点線の電圧
波形は基本の電圧波形(実線の電圧波形)より出力電圧
がVU〔V〕大きく、基本周波数より周波数がfUHz高く、
また位相が進んでいる。すなわち、点線で示す電圧波形
の位相角Ph1は実線で示す電圧波形の位相角Ph1より10度
位進んでいるものである。この位相角がPh1〜Phhの間は
圧縮要素の圧縮工程に該当し、大きなトルクを必要とす
る区間である。
FIG. 9 is a voltage waveform diagram of AC power obtained when the flowchart shown in FIG. 8 is executed. This voltage waveform V27,
V28 and V29 are voltages supplied to the stator windings 27 to 29 of the induction motor, and as an example, the case where the voltage waveform is in the phase state as shown in FIG. 9 will be described. "0" degree in the figure is when a signal is output from the position detection circuit. That is, when the position of the magnet provided on the rotor and the position of the Hall element match. V = V + VU, f = f + fU when the phase angle becomes Ph1 (the position of this phase Ph1 is obtained from the time of one period obtained from the number of rotations of the rotor and the time corresponding to the rotational position) in this one period. , Ph = Ph + PhU, the voltage waveform is raised like the dotted line. The voltage waveform of this dotted line is VU [V] larger than the basic voltage waveform (voltage waveform of the solid line), and the frequency is fUHz higher than the basic frequency.
Moreover, the phase is advanced. That is, the phase angle Ph1 of the voltage waveform shown by the dotted line leads the phase angle Ph1 of the voltage waveform shown by the solid line by about 10 degrees. The phase angle between Ph1 and Phh corresponds to the compression process of the compression element and requires a large torque.

第10図は圧縮機を駆動しているときの圧縮機の振動状態
を示した振動特性図である。この振動は加速度センサを
圧縮機に取りつけてそのセンサの出力から求めている。
又この時の運転条件は固定子巻線に供給する交流電力の
周波数を30Hzとした時のものである。この図においてOF
F側(点線の左側)は本発明による制御方式を用いない
ときのものであり、ON側(点線の右側)は本発明の制御
方式を用いたときのものである。本発明の制御方式を用
いることによって振動の振幅がLOFFからLON(約1/3に減
っている)に減っているのがわかる。即ち、振動が小さ
くなっている。
FIG. 10 is a vibration characteristic diagram showing a vibration state of the compressor when driving the compressor. This vibration is obtained from the output of the acceleration sensor mounted on the compressor.
The operating conditions at this time are those when the frequency of the AC power supplied to the stator winding is 30 Hz. In this figure OF
The F side (left side of the dotted line) is when the control method according to the present invention is not used, and the ON side (right side of the dotted line) is when the control method of the present invention is used. It can be seen that the amplitude of vibration is reduced from LOFF to LON (reduced to about 1/3) by using the control method of the present invention. That is, the vibration is small.

第12図は圧縮機を30Hzで駆動したときの位相角Ph1,Phh
と振動波形との関係を示す特性図である。この図におい
てiの波形は本発明の制御方式を用いないときの振動波
形である。位相(回転位置とほぼ等しい)が130度のと
ころと位相が270度のところとに振動振幅のピークがあ
る。iiの波形は本発明の制御方法を用いPh1=100度、Ph
h=250度としたときの振動波形である。iiiは同じくPh1
=130度、Phh=270度としたときの振動波形であり、iv
も同様にPh1=150度、Phh=300度としたときの振動波形
である。これらの結果からPh1は130度位、Phhは270度
位、すなわちPh1、Phhの値は夫々本発明による制御方法
を用いないときの振動振幅がピークになる位相の付近
(圧縮機の圧縮要素が圧縮工程を行っているとき)が適
当な値であり、圧縮機の振動を小さくすることができ
る。従って、振動が小さくなる分騒音も同時に小さくす
ることができる。
Figure 12 shows the phase angles Ph1 and Phh when the compressor is driven at 30 Hz.
It is a characteristic view which shows the relationship between a vibration waveform. In this figure, the waveform of i is a vibration waveform when the control method of the present invention is not used. There is a peak of vibration amplitude at a phase of 130 degrees (almost equal to the rotational position) and at a phase of 270 degrees. The waveform of ii uses the control method of the present invention, Ph1 = 100 degrees, Ph
This is a vibration waveform when h = 250 degrees. iii is also Ph1
= 130 degrees and Phh = 270 degrees, the vibration waveform is iv
Similarly, is a vibration waveform when Ph1 = 150 degrees and Phh = 300 degrees. From these results, Ph1 is about 130 degrees, Phh is about 270 degrees, that is, the values of Ph1 and Phh are near the phase where the vibration amplitude peaks when the control method according to the present invention is not used (the compression element of the compressor is (When the compression process is performed) is an appropriate value, and the vibration of the compressor can be reduced. Therefore, noise can be reduced at the same time as the vibration is reduced.

尚、上記の実施例では位相(回転位置)がPh1、Phhの間
で誘導電動機のトルクを1段増加させたが、この区間で
トルクを2段階にわたって増加させてもよいし、又この
区間の前後の区間を含めて段々にトルクを増加させてい
くようにしてもよい。
Although the torque of the induction motor is increased by one step between the phases (rotational positions) Ph1 and Phh in the above embodiment, the torque may be increased in two steps in this section, or the torque in this section may be increased. The torque may be gradually increased including the front and rear sections.

第12図,第13図は回転位置検出装置の他の実施例を示す
要部断面図、及び上面図である。第3図に示した断面図
との違いは有底状のパイプ42を密閉容器1の上部、吐出
管18の側から回転子6のシャフト13に沿って挿入した点
である。42はホール素子、43は圧縮機の密封端子、44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41の開口を覆うように取りつけられるものである。パ
イプ42をカバーで覆うことによりこのパイプ41にごみや
雨水が浸入するのを防止できる。
FIG. 12 and FIG. 13 are a sectional view and a top view of a main part showing another embodiment of the rotational position detecting device. The difference from the cross-sectional view shown in FIG. 3 is that a bottomed pipe 42 is inserted along the shaft 13 of the rotor 6 from the upper side of the closed container 1 and the discharge pipe 18 side. 42 is a Hall element, 43 is a hermetic terminal of the compressor, 44 is a mounting bottle, and a resin cover is attached so as to cover the hermetic terminal and the opening of the pipe 41. By covering the pipe 42 with a cover, it is possible to prevent dust and rainwater from entering the pipe 41.

第14図,第15図は夫々ディスクに永久磁石を取りつけた
他の状態を示すディスクの上面図である。第14図は永久
磁石45,46を回転子の回転位置が130度と270度になった
時に信号を出力する位置に設けたものである。このよう
に永久磁石を取りつ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15図は永久磁石47,48を回転子の回転位置が
0度と180度の位置に取りつけたものである。この様な
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。
FIG. 14 and FIG. 15 are top views of the disk showing another state in which a permanent magnet is attached to the disk. FIG. 14 shows the permanent magnets 45 and 46 provided at positions where signals are output when the rotor rotation positions reach 130 degrees and 270 degrees. When the permanent magnet is attached in this way, the output voltage of the AC power may be changed in accordance with the change in the output of the Hall element, so that the rotational position calculation becomes unnecessary and the control device can be simplified. Further, FIG. 15 shows the permanent magnets 47 and 48 mounted at the rotational positions of the rotor of 0 ° and 180 °. By mounting the permanent magnets in such a position, the rotational position of the rotor can be corrected twice in one rotation to calculate an accurate rotational position.

(ト)発明の効果 本発明は、回転子の位置検出装置において、円盤を回転
軸と共に回転するように取付け、この円盤上に永久磁石
を取付け、この永久磁石に向け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回転軸の軸方向に沿う
方向から挿入される有底状の筒と、この筒に永久磁石の
磁気を検出できるように取付けられる磁気検出素子とか
ら成るので、磁気検出素子が直接圧縮機内の作動冷媒に
接触することがなくなり汎用タイプの磁気検出素子を用
いることができる。
(G) Effect of the Invention According to the present invention, in a rotor position detecting device, a disk is mounted so as to rotate together with a rotation shaft, a permanent magnet is mounted on the disk, and the permanent magnet is sealed from the outside of a hermetic container. Since it is composed of a bottomed cylinder inserted from the direction along the axial direction of the rotating shaft so that the airtightness of the container is maintained, and a magnetic detection element attached to this cylinder so as to detect the magnetism of the permanent magnet, Since the magnetic detection element does not come into direct contact with the working refrigerant in the compressor, a general-purpose type magnetic detection element can be used.

【図面の簡単な説明】 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II−II断面図、第3図は
実際の圧縮機に位置検出器を付けた状態を示す要部断面
図、第4図は第3図に示した圧縮機の上面図、第5図は
第3図に示したディスクの上面図、第6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、第7
図はスイッチング素子のON/OFF信号を示す説明図、第8
図は第6図に示した制御部の動作を示すフローチャー
ト、第9図は第7図に示すフローチャートを実行した際
に得られる交流電力の電圧波形図、第10図は圧縮機を駆
動しているときの圧縮機の振動状態を示した振動特性
図、第11図は圧縮機を30Hzで駆動したときの振動特性図
である、第12図はホール素子の取付状態を示す他の実施
例の圧縮機の要部断面図、第13図は第12図に示した圧縮
機の上面図、第14図は回転子に取りつけられるディスク
の他の実施例を示す上面図、第15図は回転子に取付けら
れるさらに他の実施例を示すディスクの上面図である。 1……圧縮機、2……圧縮要素、5……誘導電動機、6
……回転子、23……マグネット、24……ホール素子、27
〜29……固定子巻線、30……位置検出回路、31……制御
部、32〜37……スイッチング素子、40……速度指令回
路、50……パイプ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a compressor using the control system of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of the compressor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an actual compression. FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part showing a state in which a position detector is attached to the machine, FIG. 4 is a top view of the compressor shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a top view of the disk shown in FIG. Is a control circuit diagram for controlling the operation of the compressor shown in FIGS. 1 to 3, FIG.
The figure is an explanatory view showing ON / OFF signals of switching elements, 8th
6 is a flow chart showing the operation of the control unit shown in FIG. 6, FIG. 9 is a voltage waveform diagram of AC power obtained when the flow chart shown in FIG. 7 is executed, and FIG. FIG. 11 is a vibration characteristic diagram showing the vibration state of the compressor when the compressor is operating, FIG. 11 is a vibration characteristic diagram when the compressor is driven at 30 Hz, and FIG. 12 is another example showing the mounting state of the Hall element. FIG. 13 is a top view of the compressor shown in FIG. 12, FIG. 14 is a top view showing another embodiment of the disk attached to the rotor, and FIG. 15 is a rotor. FIG. 9 is a top view of a disk according to still another embodiment attached to the disk. 1 ... Compressor, 2 ... Compression element, 5 ... Induction motor, 6
...... Rotor, 23 …… Magnet, 24 …… Hall element, 27
~ 29 ...... Stator winding, 30 ...... Position detection circuit, 31 ...... Control part, 32-37 ...... Switching element, 40 ...... Speed command circuit, 50 ...... Pipe.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−23585(JP,A) 実開 昭57−186682(JP,U) 実開 昭62−121566(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-63-23585 (JP, A) Actually opened 57-186682 (JP, U) Actually opened 62-121566 (JP, U)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電動機と、この電動機に回転軸を介して連
結され、この回転軸にて駆動される圧縮要素とを単一の
密閉容器に収納して成る圧縮機において、回転軸と共に
回転する円盤と、この円盤上に取付られる永久磁石と、
この永久磁石に向け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回転軸の軸方向に沿う方向から挿
入される有底状の筒と、この筒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
を備えたことを特徴とする圧縮機用電動機の回転位置検
出装置。
1. A compressor comprising an electric motor and a compression element, which is connected to the electric motor via a rotary shaft and is driven by the rotary shaft, accommodated in a single hermetically sealed container, and rotates together with the rotary shaft. A disk and a permanent magnet mounted on this disk,
A bottomed cylinder inserted from the outside of the closed container toward the permanent magnet in a direction along the axial direction of the rotary shaft so as to maintain the airtightness of the closed container, and the magnetism of the permanent magnet can be detected in this cylinder. A rotational position detecting device for a motor for a compressor, comprising: a magnetic detecting element provided as described above; and a control section for obtaining a rotational position of a rotor from a change in output of the magnetic detecting element.
【請求項2】永久磁石は圧縮要素の所定の回転位置と対
応する円盤上の位置に取付られていることを特徴とする
特許請求項第1項に記載の圧縮機用電動機の回転位置検
出装置。
2. The rotational position detecting device for a compressor electric motor according to claim 1, wherein the permanent magnet is mounted at a position on the disk corresponding to a predetermined rotational position of the compression element. .
【請求項3】円盤上には圧縮要素の複数の所定の回転位
置と対応する位置夫々に永久磁石が取付られていること
を特徴とする特許請求項第2項に記載の圧縮機用電動機
の回転位置検出装置。
3. The electric motor for a compressor according to claim 2, wherein permanent magnets are mounted on the disk at positions corresponding to a plurality of predetermined rotational positions of the compression element. Rotational position detector.
【請求項4】筒の開口近くの密閉容器の外壁に取付ける
電気部品と、この電気部品と筒の開口とを同時に覆う単
一のカバーとを備えたことを特徴とする特許請求項第1
項に記載の圧縮機用電動機の回転位置検出装置。
4. An electric component mounted on the outer wall of the closed container near the opening of the cylinder, and a single cover for simultaneously covering the electric component and the opening of the cylinder.
Item 7. A rotational position detection device for a compressor electric motor according to the item.
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PCT/JP1990/000858 WO1991001062A1 (en) 1989-07-10 1990-07-03 Method of and device for controlling induction motor for compressor
EP90909840A EP0437617B1 (en) 1989-07-10 1990-07-03 Method of and device for controlling induction motor for compressor
US07/651,382 US5119071A (en) 1989-07-10 1990-07-03 Method and apparatus for controlling induction motor for compressor

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