马达驱动的压缩机和用于该压缩机的控制器 |
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| 申请号 | CN201110329978.9 | 申请日 | 2011-10-21 | 公开(公告)号 | CN102454587A | 公开(公告)日 | 2012-05-16 |
| 申请人 | 株式会社丰田自动织机; | 发明人 | 川岛隆; 名嶋一记; 贺川史大; 舩渡基伸; | ||||
| 摘要 | 本公开提供了一种 马 达驱动的 压缩机 (10)和用于该压缩机的 控制器 ，所述马达驱动的压缩机(10)包括用于压缩和排放制冷剂的压缩体和包括旋 转轴 (12)的马达(M)，所述马达(M)用于通过所述 旋转轴 (12)来驱动所述压缩体(11)。马达(M)的线圈(252)布置在马达驱动的压缩机(10)的制冷剂包含区域(181)中。马达控制器包括：确定部(C1)，用于确定液态制冷剂是否存在于制冷剂包含区域(181)中；以及调制控制部(27)，用于基于确定部(C1)的确定结果，根据三相调制控制或二相调制控制来驱动马达(M)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于马达驱动的压缩机的马达控制器，所述马达驱动的压缩机包括用于压缩和排放制冷剂的压缩体和包括旋转轴的马达，所述马达用于通过所述旋转轴来驱动所述压缩体，其中所述马达的线圈布置在所述马达驱动的压缩机的制冷剂包含区域中，并且其中所述马达控制器包括： |
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| 说明书全文 | 马达驱动的压缩机和用于该压缩机的控制器技术领域[0001] 本公开涉及用于马达驱动的压缩机的马达控制器。马达驱动的压缩机具有马达和压缩体。马达驱动的压缩机压缩并排放制冷剂。 背景技术[0002] 为了冷却马达，这种类型的马达驱动的压缩机使马达的线圈处于其中存在吸入的制冷剂的区域中(例如参见日本公开专利公布第2009-250123号)。如果马达长时间处于停止状态下，则制冷剂在其中安装有线圈的区域中液化，并且线圈暴露于积累的液态制冷剂。因此，当启动马达时，作为线圈暴露于液态制冷剂的结果，线圈可能经历漏电。特别地，当供应给线圈的电压在很大程度上变化时，这样的漏电更有可能发生。 [0003] 逆变器被用来控制马达的操作。前面提到的文件中描述的公开使用了变压器电路，以便对供应给逆变器的电压进行变换。变压器电路由电压控制部控制。电压控制部控制变压器电路，以当液态制冷剂积累在壳体中时向逆变器供应低电压。当确定液态制冷剂尚未积累在壳体中时，电压控制部从低电压切换到高电压。前面提到的文件的公开旨在通过这样的电压控制，通过当液态制冷剂积累在线圈布置在其中的区域中时降低电压来防止漏电。 [0004] 对逆变器执行的控制包括三相调制控制和二相调制控制。与三相调制控制相比，二相调制控制具有逆变器的丢失(逆变器的切换丢失)比较低的优点。 [0005] 然而，二相调制控制是通过在三相调制控制中的中性点处改变马达的电压来实现的。因此，如果液态制冷剂积累在壳体中并从而降低了壳体和线圈之间的杂散电容，则与三相调制控制中的相比，在二相调制控制中更有可能发生漏电。 [0006] 因此，本公开的目的是减少马达驱动的压缩机中的逆变器的丢失并降低漏电的可能性。发明内容 [0007] 为了实现前述目的并且根据本公开，提供了一种用于马达驱动的压缩机的马达控制器。马达驱动的压缩机包括用于压缩和排放制冷剂的压缩体和包括旋转轴的马达，所述马达用于通过所述旋转轴来驱动所述压缩体。马达的线圈布置在马达驱动的压缩机中的制冷剂包含区域中。马达控制器包括确定部和调制控制部。确定部确定液态制冷剂是否存在于制冷剂包含区域中。基于确定部的确定结果，调制控制部根据三相调制控制或二相调制控制来驱动马达。 附图说明[0010] 图1是作为整体而示出根据本公开的第一实施例的马达驱动的压缩机的横截面侧视图； [0011] 图2(a)是表示图1所示的逆变器的电路图； [0012] 图2(b)是表示对图2(a)所示的逆变器的三相调制控制的曲线图； [0013] 图2(c)是表示对图2(a)所示的逆变器的二相调制控制的曲线图； [0015] 图4是表示本公开的第二实施例的流程图；以及 [0016] 图5是表示本公开的第三实施例的流程图。 具体实施方式[0017] 图1至3图示了根据本公开的涡旋式马达驱动的压缩机的第一实施例。 [0018] 作为涡旋式马达驱动的压缩机10部件的动涡旋11通过构成马达M的旋转轴12的旋转而旋转。这减少了压缩室14的容积。在充当压缩体的动涡旋11和定涡旋13之间限定压缩室14。压缩室14中的制冷剂从而通过将排放阀16推开而通过排放端口15流入到排放室17中。 [0019] 排放室17和马达壳体18中的吸入室181通过外部制冷剂回路19而相互连通。用于从制冷剂除热的换热器20、膨胀阀21和用于向制冷剂传送环境热量的换热器22布置在外部制冷剂回路19中。排放室17中的制冷剂流入到外部制冷剂回路19中。在穿过外部制冷剂回路19之后，制冷剂返回到吸入室181。制冷剂从而经由吸入端口23被从吸入室181发送到压缩室14。吸入室181对应于马达驱动的压缩机10中的制冷剂包含区域。 [0020] 马达M由转子24和定子25配置。转子24固定到旋转轴12。定子25固定到马达壳体18的内周面。转子24由固定到旋转轴12的转子芯241和多个永磁体242形成，所述多个永磁体242布置在转子芯241的圆周表面上。转子芯241的圆周方向上的每个相邻成对的永磁体242在面对定子25的一侧具有彼此不同的磁极。 [0021] 定子25由环形定子芯251和缠绕在定子芯251周围的线圈252形成。当向线圈252供应电力时，转子24旋转。旋转轴12与转子24整体地旋转。马达M的线圈252布置在马达驱动的压缩机10中的制冷剂包含区域(吸入室181)中。 [0022] 在马达壳体18的外周面安装逆变器壳体26。逆变器壳体26容纳逆变器27。线圈252通过逆变器27接收电力。 [0023] 如图2(a)所示，逆变器27通过马达驱动器电路28和用于控制马达驱动器电路28的主计算机C1来配置。马达驱动器电路28具有多个晶体管29A1、29A2、29A3、29B1、29B2、29B3和用于平滑电流的电容器30。二极管31连接到晶体管29A1、29A2、29A3、29B1、29B2、 29B3。二极管31将由马达M产生的反电动势返回到DC电源32。 [0024] 晶体管29A1、29A2、29A3、29B1、29B2、29B3的基极信号连接到主计算机C1。晶体管29A1、29A2、29A3的发射极连接到DC电源32。晶体管29A1、29A2、29A3的集电极连接到马达M的线圈252。晶体管29B1、29B2、29B3的集电极连接到DC电源32。晶体管29B1、29B2、 29B3的发射极连接到马达M的线圈252。主计算机C1通过控制晶体管29A1、29A2、29A3、 29B1、29B2、29B3的切换来控制马达M的旋转的数目。 [0025] 图2(b)的曲线图表示了对马达M的三相调制控制的例子，而图2(c)的曲线图则表示了对马达M的二相调制控制的例子。主计算机C1执行通过图2(b)和2(c)的曲线图表示的相位调制控制。 [0026] 在图2(b)的曲线图中用实线表示的波形U3表示了在三相调制控制中U相输出电压相对于输入电压的比例。用虚线表示的波形V3表示了在三相调制控制中V相输出电压相对于输入电压的比例。用单短划线表示的波形W3表示了在三相调制控制中W相输出电压相对于输入电压的比例。用双短划线表示的波形N3表示了在三相调制控制中中性点处的输出电压相对于输入电压的比例。 [0027] 在图2(c)的曲线图中用实线表示的波形U2表示了在二相调制控制中U相输出电压相对于输入电压的比例。用虚线表示的波形V2表示了在二相调制控制中V相输出电压相对于输入电压的比例。用单短划线表示的波形W2表示了在二相调制控制中W相输出电压相对于输入电压的比例。用双短划线表示的波形N2表示了在二相调制控制中中性点处的输出电压相对于输入电压的比例。 [0028] 在三相调制控制中，恒定地围绕转子24的360°旋转针对全部的晶体管29A1、29A2、29A3、29B1、29B2、29B3执行切换。在二相调制控制中，转子24的旋转的每60°就停止晶体管29A1、29A2、29A3中之一的切换和晶体管29B1、29B2、29B3中之一的切换。换言之，对于三相一个接一个地交替停止切换，其中对于其它两相的切换则连续维持。因此，与三相调制控制相比，二相调制控制展示了小的逆变器的丢失。而且，如从图2(b)和2(c)的曲线图中清楚的那样，二相调制控制中的中性点处的电压波动大于三相调制控制中的中性点处的电压波动。 [0029] 如图2(a)所示，副计算机C2信号连接到主计算机C1。空气调节器开关33、室内温度检测器34和室内温度设定装置35信号连接到副计算机C2。当空气调节器开关33接通时，副计算机C2向主计算机C1提供指定的旋转的数目Nx，其对应于关于通过室内温度设定装置35设置的目标室内温度Θo和通过室内温度检测器34检测的检测室内温度Θx之间的差(Θo-Θx)的信息。指定的旋转的数目Nx是以关于使检测室内温度Θx达到目标室内温度Θo这样一种方式设置的旋转的数目。 [0030] 图3是表示用于马达M的线圈252的相位调制控制程序的流程图。主计算机C1执行通过图3的流程图表示的相位调制控制。将会在下文中描述通过主计算机C1进行的相位调制控制。 [0031] 主计算机C1待命，直到响应于空气调节器开关33的激活而输入启动命令为止(步骤S1)。当输入启动命令时(在步骤S1中为是)，主计算机C1执行通过图2(b)的曲线图表示的三相调制控制(步骤S2)。主计算机C1计算(估计)在马达M启动时的时间点之后从马达壳体18中的吸入室181发送出的液态制冷剂的排放量，其为液态制冷剂排放量Qx(步骤S3)。使用其中指定的旋转的数目Nx是可变数并且排量是常数的规定表达来计算(估计)液态制冷剂排放量Qx。指定的旋转的数目Nx是马达驱动的压缩机10的旋转的数目。 [0032] 主计算机C1确定计算的液态制冷剂排放量Qx是否大于或等于预置的参考量Qo，其为预定值(步骤S4)。当液态制冷剂排放量Qx小于参考量Qo时(Qx＜Qo，或者在步骤S4中为否，表明存在液态制冷剂)，主计算机C1继续三相调制控制。由于三相调制控制中的中性点处的电压波动小，所以即使液态制冷剂存在于马达壳体18中的吸入室181中，漏电的可能性也降低。 [0033] 如果液态制冷剂排放量Qx大于或等于预定的参考量Qo(Qx≥Qo，或者在步骤S4中为是，表明不存在液态制冷剂)，则主计算机C1从三相调制控制切换到通过图2(c)表示的二相调制控制(步骤S5)。参考量Qo是这样的值，该值不小于马达壳体18中的吸入室181中可保留的液态制冷剂的最大量。换言之，参考量Qo是这样的量，所述量表明，当计算的液态制冷剂排放量Qx达到参考量Qo时，吸入室181没有保留液态制冷剂。 [0034] 主计算机C1是确定部，其确定液态制冷剂是否存在于制冷剂包含区域(181)中。逆变器27是调制控制部，其在主计算机C1确定液态制冷剂存在于制冷剂包含区域中时，根据三相调制控制来操作马达M。当确定液态制冷剂没有存在于制冷剂包含区域中时，调制控制部根据二相调制控制来操作马达M。 [0035] 第一实施例具有以下描述的优点。 [0036] (1)当主计算机C1确定液态制冷剂存在于制冷剂包含区域(181)中时，对马达M执行三相调制控制，并且中性点处的电压波动降低。结果，避免了当液态制冷剂存在于吸入室181中时的漏电。与此形成对照，当主计算机C1确定液态制冷剂没有存在于制冷剂包含区域(181)中时，对马达M执行二相调制控制，并且逆变器27的丢失减少。 [0037] 在这种配置中，取决于液态制冷剂是否存在于吸入室181中，在三相调制控制和二相调制控制之间切换对马达M的控制。这减少了逆变器的丢失，并且降低了漏电的可能性。 [0038] (2)当马达M启动时，马达M经受三相调制控制。因此，即使在马达M启动之前液态制冷剂积累在制冷剂包含区域中，漏电的可能性也降低。 [0039] (3)当马达M处于运转中时，主计算机C1确定其中液态制冷剂存在于制冷剂包含区域(181)中的状态是否已改变为其中液态制冷剂不再存在于制冷剂包含区域(181)中的状态(步骤S4)。当确定这样的改变已发生时，从三相调制控制切换到二相调制控制。为了可靠地确定当向马达M供应电力时是否存在液态制冷剂，优选地确定当马达M处于运转中时是否存在液态制冷剂。 [0040] (4)尽管第一实施例的马达驱动的压缩机10的排量是恒定的，但是旋转的数目(指定的旋转的数目Nx)可变。随着马达驱动的压缩机10的旋转的数目上升，每单位时间的液态制冷剂的排放量增加。基于旋转的数目和排量以高准确度估计每单位时间从吸入室181的液态制冷剂的排放量。这提高了在确定安排的液态制冷剂的排放是否已完成时的准确度，并从而缩短了在改变为二相调制控制之前三相调制控制有效的时期。逆变器27的丢失因而降低。 [0041] 图4是表示第二实施例的流程图。第二实施例的装置与第一实施例的装置等同地配置。向与第一实施例的流程图中的相应控制步骤相同或相似的图4的流程图中的控制步骤给予相同或相似的标号。在此会省略这些步骤的详细描述。 [0042] 在步骤S2开始之后，主计算机C1测量自从启动马达M以来已过去的经过时间Tx，并且将经过时间Tx的长度与作为预定值的预定时间To的长度相比较(步骤S6)。当经过时间Tx小于预定时间To时(在步骤S6中为否，并且确定存在液态制冷剂)，主计算机C1继续三相调制控制。如果经过时间Tx大于或等于预定时间To(在步骤S6中为是，并且确定不存在液态制冷剂)，则主计算机C1从三相调制控制切换到二相调制控制(步骤S5)。预定时间To已被确定为这样一个时期(例如三秒)，在该时期之后，可以估计液态制冷剂没有存在于吸入室181中。 [0043] 第二实施例具有与第一实施例的优点(1)至(3)相同的优点。 [0044] 在这种配置中，只要将预定值(预定时间)设置成适当的值，就允许逆变器27在液态制冷剂没有存在于吸入室181中时从三相调制控制切换到二相调制控制。 [0045] 图5是表示第三实施例的流程图。第三实施例的装置与第一实施例的装置等同地配置。向与第一实施例的流程图中的相应控制步骤相同或相似的图5的流程图中的控制步骤给予相同或相似的标号。在此会省略这些步骤的详细描述。 [0046] 当输入启动命令时(在步骤S1中为是)，主计算机C1测量其中马达M已被维持为停止的时间(停止时间)Dx(步骤S7)。主计算机C1将测量的停止时间Dx的长度与已预先设置的参考时间Do的长度相比较(步骤S8)。当停止时间Dx大于或等于参考时间Do时(在步骤S8中为是)，确定液态制冷剂存在，并且主计算机C1执行三相调制控制(步骤S2)。 [0047] 如果测量的停止时间Dx小于预置的参考时间Do(在步骤S8中为否)，则确定液态制冷剂不存在，并且主计算机C1执行二相调制控制。参考时间Do是在马达M停止之后允许液态制冷剂积累在吸入室181中的最小时间。 [0048] 在第三实施例中，在输入启动命令的时候，确定是否存在积累的液态制冷剂。如果当马达M启动时在制冷剂包含区域(181)中不存在积累的液态制冷剂，则最初就使用二相调制控制。结果，当在马达M启动时液态制冷剂没有存在于制冷剂包含区域(181)中时，最初就执行二相调制控制，这从马达启动一开始就减少了逆变器的丢失。 [0049] 可以以下面描述的方式来实施本公开。 [0050] 可以测量马达M的停止时间。在这种情况下，基于测量的停止时间来设置预定值(参考量Qo或预定时间To)。马达M的停止时间越短，积累在吸入室181中的液态制冷剂的量就越小。结果，通过测量停止时间，在控制被切换到二相调制控制之前，针对三相调制控制的时期相应地被最小化。 [0051] 马达M的实际启动时间可以从输入启动命令的时间点延迟。在这种情况下，在延迟时间期间执行对是否存在液态制冷剂的确定。 [0052] 充当温度检测部的温度检测器36(用虚线在图1中示出)可以用来检测马达壳体18或吸入室181中的温度。在这种情况下，主计算机C1根据由温度检测器检测的温度来改变预定值(参考量Qo或预定时间To)。参考量Qo或预定时间To是这样一种参考，根据该参考，主计算机C1确定液态制冷剂是否存在于制冷剂包含区域(181)中。温度检测器所检测的温度越高，积累在吸入室181中的液态制冷剂的量就越小。通过在确定液态制冷剂的排放是否已完成时使用关于温度的信息，用于这样的确定的准确度得以提高。这相应地缩短了在控制被切换到二相调制控制之前针对三相调制控制的时期。 [0053] 作为前面提到的温度检测器，可以使用用于检测逆变器27中温度的温度检测器。在这种情况下，关于温度检测器所检测的温度的信息主要用来避免逆变器27中的过热。 [0054] 主计算机C1可以配置成在启动马达M时确定液态制冷剂是否存在于吸入室181中。 [0055] 在这种配置中，如果在启动马达M时液态制冷剂没有存在于吸入室181中，则使用二相调制控制。这允许逆变器27从启动马达M时就开始减少马达驱动的压缩机10中的逆变器的丢失。 [0056] 本公开可以用在具有与马达的旋转的数目不同的旋转数目的电动机中。 [0057] 本公开可以用在活塞式马达驱动的压缩机中。 [0058] 本公开可用于可变排量式马达驱动的压缩机中。 |
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