專利名稱：壓縮機的驅(qū)動裝置及使用該裝置的冰箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)利用逆變電路驅(qū)動壓縮機所帶的電動機用的壓縮機驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
以往，使用往復(fù)式壓縮機作為冰箱壓縮機的驅(qū)動源。
這種壓縮機是使曲軸從和電動機的轉(zhuǎn)軸形成一體的曲軸銷開始延伸，通過球關(guān)節(jié)機構(gòu)使該曲軸和氣缸室中的活塞連接，球關(guān)節(jié)機構(gòu)由設(shè)在曲軸的端部并形成一體的球和設(shè)在活塞上的滑動自由地抱住球的球窩組成，通過使所述電動機旋轉(zhuǎn)，活塞在氣缸中作往復(fù)運動而壓縮制冷劑(例如參照特開2003-214343號公報)。
但是，在控制這種壓縮機所帶的電動機的情況下，要檢測電動機的轉(zhuǎn)子位置。因此，如用霍爾IC等位置檢測元件，雖能檢測出轉(zhuǎn)子確切的位置，但成本高。所以，在通常的逆變控制中，為了利用兩相通電使其起動，可以進行根據(jù)未通電的另外一相產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢來檢測位置的無傳感器控制。
但是，在矢量控制中，由于使三相同時通電并根據(jù)分流電阻檢測轉(zhuǎn)子的位置，所以，在電動機起動時，因在到達規(guī)定速度以前無法準確地捕捉到電動機的轉(zhuǎn)子位置，故在起動時轉(zhuǎn)子到達所述的規(guī)定速度后才開始進行速度控制。
但是，對于6槽4極的無刷DC電動機，由于電動機轉(zhuǎn)1圈中電氣控制位置存在180度對稱的兩個位置，所以存在的問題是在轉(zhuǎn)子的停止位置上開始其后的起動時，不知道轉(zhuǎn)子從兩個位置中的哪一個開始起動。
另外，上述壓縮機由于通過轉(zhuǎn)1圈靠活塞進行壓縮動作，所以根據(jù)旋轉(zhuǎn)中的位置加在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩一直在變化。為此，存在的問題是在壓縮機的吸入口和排出口有壓差的狀態(tài)下起動壓縮機時，有時起動會失敗。
因而，本發(fā)明為解決上述問題，提供一種起動不會失敗的壓縮機驅(qū)動裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的第1方面為一種壓縮機的驅(qū)動裝置，其特點在于，具有至少包括用三相無刷DC電動機驅(qū)動的往復(fù)式壓縮機、冷凝器、以及蒸發(fā)器的冷凍循環(huán)系統(tǒng)，在利用所述壓縮機壓縮制冷劑使所述蒸發(fā)器冷卻的壓縮機的驅(qū)動裝置中，包括向所述無刷DC電動機的定子繞組供給三相驅(qū)動電流的逆變電路；向所述逆變電路供給PWM信號的PWM電路；檢測所述三相驅(qū)動電流的驅(qū)動電流檢測單元；根據(jù)所述測得的三相驅(qū)動電流、變換成與所述無刷DC電動機的轉(zhuǎn)子磁通對應(yīng)的電流分量即d軸電流和與所述無刷DC電動機的轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的電流分量即q軸電流的dq變換單元；根據(jù)所述變換后的d軸電流和q軸電流及從外部輸入的速度指令信號、輸出基準d軸電流和基準q軸電流的控制單元；將所述基準q軸電流和基準d軸電流變換成基準q軸電壓和基準d軸電壓的電壓變換單元；將所述變換后的基準q軸電壓和基準d軸電壓變換成三相電壓、向所述PWM電路輸出的三相變換單元；使所述無刷DC電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)移動到以連接所述壓縮機的活塞的位置和壓縮上止點及下止點的連線作為基準線旋轉(zhuǎn)40°至50°的位置即起動初始位置的初始方式輸出單元；以及使所述壓縮機從所述起動初始位置起動的起動單元。
本申請的第2方面為如第1方面所述的壓縮機的驅(qū)動裝置，其特點是所述無刷DC電動機是三相4極。
本申請的第3方面為如第1方面所述的壓縮機的驅(qū)動裝置，其特點是，所述起動初始位置為以連接所述活塞的位置和壓縮上止點及下止點的連線為基準線旋轉(zhuǎn)45°的位置。
本申請的第4方面為如第1至第3方面中至少一項所述的壓縮機的驅(qū)動裝置，其特點是，所述冷凍循環(huán)系統(tǒng)為冰箱的冷凍循環(huán)系統(tǒng)。
根據(jù)本申請，在壓縮機起動時通過使無刷DC電動機的轉(zhuǎn)子移動到起動初始位置，在由正弦波逆變器起動中壓縮機的吸入口和排出口間有壓差存在的狀態(tài)下仍能起動壓縮機，進行最佳的冷凍循環(huán)控制。


圖1為本發(fā)明一實施方式的往復(fù)式密閉型壓縮機的縱斷面正視圖。
圖2為說明本實施方式的壓縮機構(gòu)部分的上止點位置用的說明圖。
圖3為說明本實施方式的壓縮機構(gòu)部分的下止點位置用的說明圖。
圖4為壓縮機所帶的電動機的說明圖。
圖5為表示本實施方式中對于θinit的起動成功幾率用的曲線圖。
圖6為表示本實施方式的冰箱的斷面圖。
圖7為本實施方式的冰箱的冷凍循環(huán)系統(tǒng)圖。
圖8為本實施方式的冰箱的方框圖。
圖9為從三相進行αβ變換的矢量圖。
圖10為從αβ進行dq變換的矢量圖。
具體實施例方式
以下，說明本發(fā)明一實施方式的冰箱1。
首先，參照圖6及圖7說明冰箱1的構(gòu)成。
圖6為表示本實施方式的冰箱1的斷面圖。圖7為冰箱1的冷凍循環(huán)系統(tǒng)。
冰箱1的箱柜的結(jié)構(gòu)為用絕熱箱體9和內(nèi)箱8形成，利用絕熱隔板2分割成冷藏溫度區(qū)30和冷凍溫度區(qū)31，兩溫度區(qū)30、31的冷氣完全獨立，各冷氣不會混合。
冷藏溫度區(qū)30的區(qū)域內(nèi)用冷藏隔板3分成冷藏貯藏室4和蔬菜室5，冷凍溫度區(qū)31的區(qū)域內(nèi)由第1冷凍室6和第2冷凍室7組成，各室有能各自開閉的門4a、5a、6a、7a。另外，在冷藏貯藏室4中裝有檢測冰箱內(nèi)溫度用的溫度傳感器(以后稱R傳感器)34和除臭裝置35。
在蔬菜室5的背面配置冷藏室蒸發(fā)器10和冷藏室冷卻風(fēng)扇11，冷藏室冷卻風(fēng)扇11能根據(jù)冰箱內(nèi)溫度變化或門的開閉任意運轉(zhuǎn)。而且，冷藏貯藏室4的背面成為向冷藏溫度區(qū)30內(nèi)供給冷氣用的冷氣循環(huán)通路18。在冷凍室蒸發(fā)器12的下部配置除霜加熱器26。
冷凍室蒸發(fā)器12和冷凍室冷卻風(fēng)扇13配置在第1及第2冷凍室6、7的背壁上，通過使冷氣循環(huán)來冷卻第1及第2冷凍室6、7。
在冰箱1的背壁下部的機械室14中如圖7所示分別配置構(gòu)成冷凍循環(huán)系統(tǒng)的壓縮機15、冷凝器21，從壓縮機15排出的可燃性制冷劑通過冷凝器21后，由切換閥22的制冷劑切換機構(gòu)交替切換制冷劑流通路徑，從而能交替實現(xiàn)冷凍方式和冷藏方式。
切換閥22的一側(cè)出口依次連接冷藏毛細管23和冷藏室蒸發(fā)器10，切換閥22的另一側(cè)出口依次連接冷凍毛細管24和冷凍室蒸發(fā)器12，冷凍室蒸發(fā)器12連接貯存器16。
根據(jù)上述構(gòu)成的冰箱1，其冷凍循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)成為靠切換閥22切換制冷劑流通路徑，在冷凍溫度區(qū)31冷卻時的冷凍方式下，可燃性制冷劑用冷凍毛細管24減壓，進入冷凍室蒸發(fā)器12，使冷凍溫度區(qū)31冷卻后，再度返回壓縮機15。而另一方面，在冷藏溫度區(qū)30冷卻時的冷藏方式下，可燃性制冷劑用冷藏毛細管23處減壓，進入冷藏室蒸發(fā)器10，使冷藏溫度區(qū)30冷卻后，通過冷凍室蒸發(fā)器再度返回壓縮機15。
冷凍方式時的可燃性制冷劑按照冷凍毛細管24、冷凍室蒸發(fā)器12、儲存罐16的次序流動，靠冷凍室冷卻風(fēng)扇13的運轉(zhuǎn)使冷氣在冰箱內(nèi)循環(huán)，對第1及第2冷凍室6、7進行冷卻。
冷藏方式時，切換閥22切換，當(dāng)制冷劑流通路徑從冷凍溫度區(qū)31一側(cè)切換到冷藏溫度區(qū)30一側(cè)時，可燃性制冷劑在冷藏室蒸發(fā)器10中流動，靠冷藏室冷卻風(fēng)扇11的運轉(zhuǎn)來冷卻冷藏貯藏室4和蔬菜室5。
(2)冰箱1的電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)于冰箱1的電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)參照圖8的方框圖進行說明。
如圖8所示，該系統(tǒng)由以下三部分構(gòu)成，即驅(qū)動壓縮機15的三相無刷DC電動機(以后稱壓縮機所帶的電動機)28、驅(qū)動該壓縮機所帶的電動機28的驅(qū)動裝置(以后稱壓縮機驅(qū)動裝置)32、以及控制該壓縮機驅(qū)動裝置32的冰箱1的主控制單元33。再有，主控制單元33與分別設(shè)置在各室4、5、6、7的門4a～7a上的門開關(guān)4b～7b連接。還有，主控制單元33還與除臭裝置35、除霜加熱器26、R傳感器34連接。
現(xiàn)先說明壓縮機驅(qū)動裝置32的結(jié)構(gòu)。
壓縮機驅(qū)動裝置32由以下的單元構(gòu)成，即逆變電路42、整流電路44、交流電源46、PWM形成單元48、AD變換單元50、dq變換單元52、速度檢測單元54、速度指令輸出單元56、速度PI控制單元58、q軸電流PI控制單元60、d軸電流PI控制單元62、三相變換單元64、以及初始方式輸出單元66。
使壓縮機15旋轉(zhuǎn)的壓縮機所帶的電動機28如上所述為三相無刷DC電動機。該壓縮機所帶的電動機28的三相(u相、v相、w相)定子繞組40u、40v、40w中流過逆變電路42的三相驅(qū)動電流。
該逆變電路42為由6個開關(guān)半導(dǎo)體即晶體管Tr1～Tr6構(gòu)成的全橋逆變電路。還有，雖然圖中未示出，但對該開關(guān)晶體管Tr1～Tr6反并聯(lián)連接有二極管。另外，與開關(guān)晶體管Tr1及Tr4串聯(lián)連接用于檢測驅(qū)動電流用的檢測電阻R1，與開關(guān)晶體管Tr2及Tr5串聯(lián)連接用于檢測驅(qū)動電流用的檢測電阻R2，與開關(guān)晶體管Tr3及Tr6串聯(lián)連接用于檢測驅(qū)動電流用的檢測電阻R3。
整流電路44由市電(AC100)的交流電源46供給交流電壓，再將其整流后供給逆變電路42。
PWM形成單元將PWM信號供給6個開關(guān)晶體管Tr1～Tr6的柵極端。PWM形成單元48根據(jù)以后將說明的三相電壓Vu、Vv、Vw進行脈寬調(diào)劑，按照規(guī)定的時序使各開關(guān)晶體管Tr1～Tr6進行導(dǎo)通/關(guān)斷。
AD變換單元50檢測分流電阻R1、R2、R3上的電壓值，將各相的電壓值從模擬量變換成數(shù)字量，輸出三相驅(qū)動電流Iu、Iv、Iw。
dq變換單元52將AD變換單元50輸出的驅(qū)動電流Iu、Iv、Iw變換成與磁通對應(yīng)的電流分量即d軸(direct-axis，直軸)的電流Id和與壓縮機所帶的電動機28的轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的電流分量即q軸(quadrature-axis，交軸)的電流Iq。
該變換方法如式(1)所示，將三相的Iu、Iv、Iw變換成兩相的Iα、Iβ。圖9為表示該三相電流和兩相電流間的關(guān)系的矢量圖。
IαIβ=231-1/2-1/203/2-3/2IuIvIw---(1)]]>然后，利用式(2)將這樣變換成的兩相的電流Iα、Iβ變換成q軸電流Iq和d軸電流Id。這一兩相的驅(qū)動電流和變換(檢測)后的q軸電流Iq和d軸電流Id間的關(guān)系具有象圖10示出的矢量圖那樣的關(guān)系。
IdIq=cosθsinθ-sinθcosθIαIβ---(2)]]>速度檢測單元54中，根據(jù)檢測出的q軸電流Iq和d軸電流Id，檢測壓縮機所帶的電動機28的轉(zhuǎn)角θ和轉(zhuǎn)速ω。根據(jù)q軸電流Iq和d軸電流Id，求壓縮機所帶的電動機28轉(zhuǎn)子的位置即轉(zhuǎn)角θ，通過對該轉(zhuǎn)角θ微分求出轉(zhuǎn)速ω。
冰箱1的主控制單元33中，根據(jù)dq變換單元52送來的q軸電流Iq，輸出速度指令信號S。
速度指令輸出單元56根據(jù)來自主控制單元33的速度指令信號S和來自速度檢測單元54的轉(zhuǎn)速ω，輸出基準轉(zhuǎn)速ωref?；鶞兽D(zhuǎn)速ωref與當(dāng)前的轉(zhuǎn)速ω一起輸入速度PI控制單元58。
在速度PI控制單元58中，根據(jù)基準轉(zhuǎn)速ωref與當(dāng)前的轉(zhuǎn)速ω間的差分進行PI控制，輸出基準q軸電流Iqref和基準d軸電流Idref，與當(dāng)前的q軸電流Iq和當(dāng)前的d軸電流Id一起分別向q軸電流PI控制單元60和d軸電流PI控制單元62輸出。
在q軸電流PI控制單元60中，進行PI控制，同時還進行電流/電壓變換，輸出基準q軸電壓Vq。
在d軸電流PI控制單元62中，進行PI控制，同時還進行電流/電壓變換，輸出基準d軸電壓Vd。
在三相變換單元64中，首先根據(jù)式(3)將基準d軸電壓Vd和基準q軸電壓Vq變換成兩相的電壓。
VαVβ=cosθ-sinθsinθcosθVdVq---(3)]]>根據(jù)式(4)再將這一變換后的兩相電壓Vα、Vβ變換成三相的電壓Vu、Vv、Vw。
VuVvVw=2310-1/23/2-1/2-3/2VαVβ---(4)]]>向所述的PWM形成單元48輸出該變換成三相的電壓Vu、Vv、Vw。
利用以上的壓縮機驅(qū)動裝置32，根據(jù)檢測出的d軸電流Id和q軸電流Iq來檢測轉(zhuǎn)速，根據(jù)這一轉(zhuǎn)速ω和來自主控制單元的速度指令信號S進行反饋控制，從PWM形成單元48向逆變電路42輸出PWM信號，使得壓縮機所帶的電動機28按照與速度指令信號S一致的轉(zhuǎn)速ωref旋轉(zhuǎn)。逆變電路42據(jù)此向壓縮機所帶的電動機28的三相定子繞組40輸出三相驅(qū)動電流。
然后，初始方式輸出單元66設(shè)定壓縮機15起動時的起動電動機常數(shù)，起動時，根據(jù)這一設(shè)定的起動電動機常數(shù)來決定起動特性。所設(shè)定的起動電動機常數(shù)為旋轉(zhuǎn)初始位置θinit、起動加速度ωinit、起動d軸電流Id init、起動q軸電流Iq init，起動加速度ωinit向速度指令輸出單元56輸出，旋轉(zhuǎn)初始位置θinit向dq變換單元52輸出，起動d軸電流Id init、起動q軸電流Iq init向速度PI控制單元58輸出。關(guān)于該起動時的控制將在以后予以說明。
(3)壓縮機15的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)(3-1)壓縮機15的結(jié)構(gòu)以下，參照圖1～圖4說明往復(fù)式密閉型壓縮機15的結(jié)構(gòu)。
圖1表示將壓縮機15縱向剖開的正視圖。
壓縮流體即制冷劑如上所述當(dāng)然為可燃性的制冷劑即異丁烷(R600a)。
在壓縮機15的立式密封外殼101內(nèi)的上下方向大致中間部位，通過彈簧102a彈性地支持機架102。在機架102的上部設(shè)置壓縮機構(gòu)103，在下部設(shè)置壓縮機所帶的電動機28。壓縮機構(gòu)103采用所謂的往復(fù)式壓縮機構(gòu)。
沿機架102的中心部設(shè)置主軸支持用孔102b，主軸即轉(zhuǎn)軸105能自由轉(zhuǎn)動地嵌在其中。在轉(zhuǎn)軸105的上端設(shè)置有置于機架102上表面能自由滑動的軸環(huán)105a，并形成一體，軸環(huán)105a的上部聯(lián)接有與轉(zhuǎn)軸105的中心軸具有規(guī)定量偏心的中心軸的曲軸銷105b。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)軸105旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時，軸環(huán)105a在機架102上表面以滑動接觸狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，而且，曲軸銷105b沿轉(zhuǎn)軸105中心周圍作偏心旋轉(zhuǎn)。
壓縮機構(gòu)103裝在機架102的上表面，具有軸向朝著水平的氣缸106、該氣缸106的內(nèi)部為裝有活塞107并能自由往復(fù)的氣缸室108?；钊?07通過球關(guān)節(jié)機構(gòu)110連接曲軸109的一端。在曲軸109的另一端設(shè)置與曲軸銷105b配合并能自由轉(zhuǎn)動的端部111。
現(xiàn)對球關(guān)節(jié)機構(gòu)110進行說明。在曲軸109的一端設(shè)置有球112，并形成一體。而另一方面，在活塞107內(nèi)部設(shè)置球窩113。該球窩113能抱住球112自由地轉(zhuǎn)動。通過這樣，隨著曲軸銷105b的偏心旋轉(zhuǎn)，曲軸109以球關(guān)節(jié)機構(gòu)110為支點能作擺動運動，使活塞107在氣缸106內(nèi)往復(fù)運動。
另外，氣缸106的開口一端被閥門機構(gòu)115封閉，用閥蓋116覆蓋。閥蓋116上設(shè)置將內(nèi)部一分為二的分割部，其一部分空間為吸入室，而另一部分空間為排出室。
閥門機構(gòu)115設(shè)置具有吸入口和排出口的閥板，各吸入口和排出口靠吸入閥和排出閥開閉。吸入口面對吸入室，排出口面對排出室。
對于這樣構(gòu)成的壓縮機構(gòu)103，壓縮機所帶的電動機28具有與轉(zhuǎn)軸105的從機架102向下方凸出的部位配合的轉(zhuǎn)子117；以及具有和該轉(zhuǎn)子117的圓周面存在狹小的間隙的內(nèi)圓周面、并從機架102上以恰當(dāng)?shù)膯卧怪痹O(shè)置固定的定子118。
(3-2)壓縮機所帶的電動機28的結(jié)構(gòu)如圖4所示，壓縮機所帶的電動機28為無刷DC電動機，為三相6槽4極電動機。即4極的轉(zhuǎn)子117在三相6槽的定子118的內(nèi)圓周一側(cè)旋轉(zhuǎn)。
在利用壓縮機的驅(qū)動裝置32將電壓加在壓縮機所帶的電動機28的各相上時，在電動機內(nèi)部以180°對稱地進行相同的控制。另外，如圖2所示，由于曲軸109在一處，在決定起動時的位置而在三相中流過某些電流時，曲軸109根據(jù)停止位置向180°對稱的某一處(圖2、圖3)移動。
(3-3)壓縮機15的工作狀態(tài)以下，說明壓縮機15的壓縮運轉(zhuǎn)及隨此產(chǎn)生的冷凍循環(huán)作用。
當(dāng)壓縮機所帶的電動機28通電，轉(zhuǎn)軸105一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，曲軸銷105b就一起偏心旋轉(zhuǎn)。隨著這一偏心旋轉(zhuǎn)，通過曲軸109和球關(guān)節(jié)機構(gòu)110，活塞107就在氣缸室108內(nèi)往復(fù)運動。
用蒸發(fā)器蒸發(fā)、形成低壓的制冷劑氣體引入密閉外殼101內(nèi)，并充滿其中。該制冷劑氣體被引入閥蓋116內(nèi)的吸入室，再隨著活塞107的移動(向外運動)，被吸入氣缸106的氣缸室108。
通過活塞107沿相反方向移動(向里運動)，壓縮制冷劑氣體?；钊?07當(dāng)移動到所謂的上止點位置時，排出閥開放，在氣缸室108被壓縮并變成高壓的制冷劑氣體向閥蓋116的排出室排出。
該高壓的制冷劑氣體通過外殼內(nèi)排出管從密閉外殼101引向外部制冷劑管路，引入冷凍循環(huán)系統(tǒng)。由于轉(zhuǎn)軸105繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，故活塞107來回運動，冷凍循環(huán)反復(fù)地進行。
如圖2和圖3所示，隨著轉(zhuǎn)軸105的旋轉(zhuǎn)，曲軸銷105b偏心旋轉(zhuǎn)，曲軸銷105b的中心P畫出以偏心量為旋轉(zhuǎn)半徑的圓形旋轉(zhuǎn)軌跡A。曲軸109進行有規(guī)定擺動角度α的擺動運動，在球關(guān)節(jié)機構(gòu)110中，球112和球窩113互相滑動。
在對引入氣缸室108的制冷劑氣體進行壓縮之際，對活塞107的頂面加上載荷(F)，該力通過活塞107作用于球關(guān)節(jié)機構(gòu)110。
(4)起動時的控制方法壓縮機15的起動是經(jīng)規(guī)定時間(例如3秒鐘)的通電，使轉(zhuǎn)子移到規(guī)定位置后開始起動。在這種情況下，由于是4極的轉(zhuǎn)子117，所以究竟向180°對稱的哪一邊移動，將根據(jù)轉(zhuǎn)子117的停止位置而變化。
因而，無論轉(zhuǎn)子117從什么起動位置開始，都要能正常起動。在起動時按照規(guī)定的加速度加速的情況下，由于根據(jù)起動位置不同，在進入轉(zhuǎn)矩最大的壓縮功的位置上的速度將改變，所以要控制轉(zhuǎn)子117的起動位置，使其達到無論從哪里開始都能超越轉(zhuǎn)矩最大的點的速度。另外，通常矢量控制中，雖然最好在壓縮機15的吸入口和排出口壓差沒有后開始起動，但是，需要在有壓差(例如300Pa)時起動。也就是說，即使在壓縮機15的吸入口和排出口有壓差的狀態(tài)下，壓縮機15必須仍能正常起動，進行最佳的冷凍循環(huán)控制。
因而，作為該起動的最佳位置，在本實施方式中，為以連接活塞107-壓縮上止點-下止點的線作為基準線使θinit旋轉(zhuǎn)45°的位置。以下，稱從上止點或下止點的位置開始旋轉(zhuǎn)45°的位置為‘起動初始位置’。還有，這一位置是最佳的理由如下，如圖5所示，如選0°，則雖然下止點處轉(zhuǎn)矩最小，但上止點處轉(zhuǎn)矩最大，轉(zhuǎn)子117如正好停止在上止點，則起動失敗的可能性大，另外，即使是30°或60°，由于轉(zhuǎn)矩還是較大，所以45°位置處起動成功的幾率最高。
這一起動初始位置如圖2及圖3所示，有180°對稱的兩處存在。即圖2和圖3為將壓縮機構(gòu)103的局部以橫斷面表示的概要俯視圖，表示曲軸銷105b的偏心旋轉(zhuǎn)運動、與此相應(yīng)的曲軸109的擺動運動、及球關(guān)節(jié)機構(gòu)110及活塞107之間的關(guān)系。在圖2及圖3中，壓縮上止點為0°的位置，下止點為180°的位置。圖2為曲軸109從壓縮的上止點旋轉(zhuǎn)45°的位置，圖3為曲軸109處于從下止點旋轉(zhuǎn)45°的位置。
然后，預(yù)先使曲軸109位于上止點時的轉(zhuǎn)子117的旋轉(zhuǎn)位置和曲軸109位于下止點時的轉(zhuǎn)子117的旋轉(zhuǎn)位置對應(yīng)，設(shè)定好上述的起動電動機常數(shù)，而后由壓縮機驅(qū)動裝置32對壓縮機所帶的電動機28的各相中的至少一相通電，使轉(zhuǎn)子117的旋轉(zhuǎn)位置停止在從上止點開始旋轉(zhuǎn)45°的位置上(參照圖2)、或從下止點開始旋轉(zhuǎn)45°的位置上(參照圖3)。即，可預(yù)先在初始方式輸出單元66中設(shè)定旋轉(zhuǎn)初始位置θinit、起動加速度ωinit、起動d軸電流Id init、起動q軸電流Iq init，作為使轉(zhuǎn)子117向起動初始位置移動用的起動電動機常數(shù)。
如上所述，壓縮機的驅(qū)動裝置32在起動壓縮機15之前，根據(jù)上述的起動電動機常數(shù)對壓縮機所帶的電動機28至少在一相中流過驅(qū)動電流，使轉(zhuǎn)子117的位置待機于起動初始位置。其后，使其按照起動轉(zhuǎn)速(例如40Hz)旋轉(zhuǎn)，從該起動初始位置開始起動，從而能從起動轉(zhuǎn)矩小的狀態(tài)開始，無論轉(zhuǎn)子117從哪一起動位置開始均能正常起動。
還有，在壓縮機15的吸入口和排出口無壓差的狀態(tài)下，由于有時因轉(zhuǎn)速過快而起動失敗，所以，若降低起動轉(zhuǎn)速(例如從40Hz降低10Hz為30Hz)、或起動初始位置不是45°而只轉(zhuǎn)10°或60°位置使轉(zhuǎn)矩稍微加大來起動，則不會有轉(zhuǎn)速過快、而起動失敗的情況發(fā)生。
(變更例)上述實施方式中，是將轉(zhuǎn)子117的旋轉(zhuǎn)位置停止在從上止點開始旋轉(zhuǎn)45°后的位置(參照圖2)、或從下止點開始旋轉(zhuǎn)45°后的位置(參照圖3)作為起動初始位置，但不限于此，只要在40°至50°的范圍內(nèi)都能可靠地起動。
另外，上述實施方式中，是以可燃性制冷劑為例進行說明，但也可以是不燃性制冷劑。
再有，上述實施方式的壓縮機15中是以球關(guān)節(jié)機構(gòu)形式為例進行說明，但并不限于此，只要是活塞移動的往復(fù)式，則其它的結(jié)構(gòu)形式亦可。
工業(yè)上的實用性本發(fā)明的壓縮機的驅(qū)動裝置可用于家用冰箱或空調(diào)設(shè)備的壓縮機。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機的驅(qū)動裝置，具有至少包括用三相無刷DC電動機驅(qū)動的往復(fù)式壓縮機、冷凝器、以及蒸發(fā)器的冷凍循環(huán)系統(tǒng)，利用所述壓縮機壓縮制冷劑使所述蒸發(fā)器冷卻，其特征在于，包括向所述無刷DC電動機的定子繞組供給三相驅(qū)動電流的逆變電路；向所述逆變電路供給PWM信號的PWM電路；檢測所述三相驅(qū)動電流的驅(qū)動電流檢測單元；根據(jù)所述測得的三相驅(qū)動電流、變換成與所述無刷DC電動機的轉(zhuǎn)子磁通對應(yīng)的電流分量即d軸電流和與所述無刷DC電動機的轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的電流分量即q軸電流的dq變換單元；根據(jù)所述變換后的d軸電流和q軸電流及從外部輸入的速度指令信號、輸出基準d軸電流和基準q軸電流的控制單元；將所述基準q軸電流和基準d軸電流變換成基準q軸電壓和基準d軸電壓的電壓變換單元；將所述變換后的基準q軸電壓和基準d軸電壓變換成三相電壓、并向所述PWM電路輸出的三相變換單元；使所述無刷DC電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)移動到以連接所述壓縮機的活塞的位置和壓縮上止點及下止點的連線作為基準線旋轉(zhuǎn)40°至50°的位置、即起動初始位置的初始方式輸出單元；以及使所述壓縮機從所述起動初始位置起動的起動單元。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述無刷DC電動機是三相4極。
3.如權(quán)利要求1所述的壓縮機的驅(qū)動裝置，其特征在于，所述起動初始位置為以連接所述活塞的位置和壓縮上止點及下止點的連線為基準旋轉(zhuǎn)45°的位置。
4.一種冰箱，其特征在于，采用如權(quán)利要求1至3中任一項所述的壓縮機的驅(qū)動裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會起動失敗的往復(fù)式壓縮機的驅(qū)動裝置。由于將連接往復(fù)式壓縮機15的活塞107—壓縮上止點—下止點的線作為基準線，將θinit沿45°左右旋轉(zhuǎn)方向移動的位置作為最佳的起動初始位置，因此設(shè)定旋轉(zhuǎn)初始位置θinit、起動加速度ωinit、起動d軸電流Id init、起動q軸電流Iq init作為使轉(zhuǎn)子117向該起動初始位置移動用的起動電動機常數(shù)，在起動前，根據(jù)起動電動機常數(shù)，在壓縮機所帶的電動機28的一相中流過驅(qū)動電流，使轉(zhuǎn)子117的位置待機于起動初始位置，其后，從該起動初始位置開始起動，從而無論轉(zhuǎn)子117從任何起動位置開始都能正常起動。
文檔編號F25D11/02GK1754306SQ20048000542
公開日2006年3月29日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者丸谷裕樹, 足立幸作 申請人:株式會社東芝, 東芝電器營銷株式會社, 東芝家電制造株式會社