专利名称：电动压缩机中的电机控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动压缩机中的电机控制器。具体来说，本发明涉及一种安装在电动压缩机中的电机控制器，通过基于电机使转轴旋转而进行的压缩件压缩工作，该电动压缩机对压缩腔中的制冷剂压缩并释放，并利用该制冷剂冷却电机的线圈。
背景技术：
为了保护电动压缩机中的电机线圈不会因为过热而电击穿，已经提出了一种措施，其中该电动压缩机在线圈过热之前就停机了。日本公开专利No.2001-280259公开了一种压缩机，其包括用于检测电机线圈温度的第一检测部和用于检测比第一温度检测部检测温度低的温度的第二温度检测部。当线圈的温度到达第二温度检测部的检测温度时，压缩机要提高其排出量。当线圈温度超过了第一温度检测部的检测温度时，压缩机停机。
然而，如果电动压缩机停机了，那么制冷剂的流动也就停止了。这会减少降低线圈温度的速率，进而延长了电动压缩机的停机时间。因此，使电动压缩机停机的控制不是很理想。
当启动电动压缩机时，通常要执行使排出量最大化(最大负载操作)的控制。在启动之后的一段时间内，冷却线圈的制冷剂循环量并不充足。因此，如果在电动压缩机启动时周围的温度很高的话，由于最大负载操作为线圈提供了一个最大电流值电流，那么线圈的温度将会在冷却剂使线圈温度降低之前先会升高。因此，线圈温度达到了停机温度，设定这个停机温度是为了防止启动之后的短时间过热。这会使电动压缩机停机。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种电机控制器，其可以保护电机线圈而无须使电动压缩机的工作在启动之后立即停止。
根据本发明的一方面，提供了一种用于电动压缩机中电机的控制器。该压缩机包括转轴，电机使其旋转，还包括压缩件，其根据转轴的旋转使压缩腔中的制冷剂压缩并进行释放。电机的线圈由制冷剂冷却。控制器将供给线圈的电流控制在小于或者等于预定最大值的范围内。控制器包括温度检测部，其对线圈温度或者线圈周围的温度进行检测。当温度检测部在电机启动之前检测到的检测温度达到预定参考温度时，限制部执行限制性控制以将供给线圈的电流上限值限制为小于最大值的限制值。
本发明的其它方面和优点将通过结合附图的下文描述变得更加清楚，其中下文描述以举例的方式示出本发明的原理。
使本发明具有新颖性的特征在所附权利要求中具体列出。本发明及其目的和优点通过参考下列优选实施方式和附图的说明可以被最清楚的理解。
图1A是侧截面图，示出了根据本发明第一实施方式的整个涡轮式压缩机；图1B是图表，解释了由图1A中电机控制器执行的限制性控制；图2是流程图，示出了由图1A中电机控制器执行的对供给该电机的电流进行控制的流程；图3是流程图，示出了根据本发明第二实施方式的限制性控制；图4是流程图，是图3流程的继续；图5是图表，示出了根据本发明另一实施方式的限制性控制；图6是图表，示出了根据本发明又一实施方式的限制性控制；图7是局部侧截面图，示出了具有不同于图1A中温度检测部的电动压缩机。
具体实施例方式
下面将参考图1A、1B和2描述本发明的第一实施方式。
如图1A所示，电动压缩机，即电动涡轮式压缩机10，包括轨道运行卷轴11，其在电机M使转轴12旋转时转动。因此，可以减小用作压缩件的轨道运行卷轴11和固定卷轴13之间的压缩腔14的体积。每个压缩腔14里的制冷剂再使释放阀瓣16弯曲的同时经由一个释放接口15而释放到释放腔17。
释放腔17与电机壳体18中的吸入腔181经由一个外部制冷剂回路19连接。释放制冷剂发出热量的热交换器20、膨胀阀21、和将周围热量传递到制冷剂的热交换器22，都设置在外部制冷剂回路19上。释放腔17中的制冷剂流出到外部制冷剂回路19中，随后返回到吸入腔181。导入吸入腔181中的制冷剂经由一个吸入接口23被吸到压缩腔14中。
电机M的转子24配置在转轴12上，电机M的定子25固定在电机壳体18的内圆周表面。转子24包括固定在转轴12上的转子铁心241和设置在转子铁心241圆周表面上的永磁体242。永磁体242被这样设置，即沿着转子铁心241圆周方向的每个相邻对具有面对定子25的不同的磁极。
电机M的定子25包括圆环形定子铁心251和缠绕在定子铁心251上的线圈252。在给线圈252供电时，转子24旋转，转轴12与转子24一起旋转。电是通过逆变器26提供给线圈252的。
温度检测器27设置在电机壳体18的内部。温度检测器27检测线圈252周围的温度。由用作温度检测部的温度检测器27检测到的温度信号被送到控制计算机C中。根据温度检测器27检测到的温度信号，控制计算机C控制由逆变器26提供给电机M的电量。
控制计算机C与空气调节器开关28、隔板温度检测器29和隔板温度设置装置30连接并与它们交换信号。当空气调节器开关28为ON时，基于由隔板温度设置装置30设置的目标隔板温度和由隔板温度检测器29检测的温度之间的差，控制计算机C对逆变器26提供的电流进行控制。
图2是控制给电机M线圈252供电的程序流程图。控制计算机C执行的是供电控制，如图2流程所示。下面，将对控制计算机C的供电控制进行解释。
控制计算机C待机直到空气调节器开关28导通并发出启动指令给控制计算机C(步骤S1)为止。当接收到启动指令(步骤S1中的是)时，控制计算机C读取与温度Θx有关的信息(步骤S2)，温度Θx是在电机M启动之前由温度检测器27检测到的。控制计算机C将检测到的温度Θx与预定的参考温度Θo进行比较(步骤S3)。参考温度Θo设定为低于保护温度，用于防止线圈252烧毁。
如果检测到的温度Θx低于或等于参考温度Θo(步骤S3中的否)，控制计算机C执行供电控制(无限制控制)用于控制逆变器26，其中在步骤S4将设定Imax作为上限值(限定值)。Imax是可以供给线圈252的电流最大值(最大上限值)。当目标隔板温度和检测到的温度彼此相差很远时，开始供电控制(无限制控制)，其中可以提供电流值Imax。
控制计算机C确定伴随着空气调节器开关28关断是否其已经收到了一个操作停止指令(步骤S5)。如果控制计算机C没有收到操作停止指令(步骤S5的否)，那么控制计算机C继续步骤S4并继续这个无限制控制。如果控制计算机C已经收到了操作停止指令(步骤S5的是)，那么控制计算机C停止电机M的操作(步骤S6)。因此，电动涡轮式压缩机10的操作也停止了。
如果在启动电机M之前已经检测到的检测温度Θx高于参考温度Θo 时(步骤S3的是)，控制计算机C执行供电控制(限制性控制)，用于控制逆变器26，其中在步骤S7将Ao×Imax设定为上限值(限制值)。Ao大于0并小于1。以这种方式，控制计算机C启动供电控制，其中电流值小于或等于上限值(限制值)Ao×Imax。在限制操作期间，即使目标隔板温度和检测到的温度之间的差值很大，大于或等于Ao×Imax的电流也不会提供给线圈252。图1B的水平轴表示时间，垂直轴表示系数A(A是大于0且不大于1)，最大上限值Imax与系数A相乘。线E1表示等式A＝Ao，线E2表示等式A＝1。
控制计算机C确定从限制控制开始所经时间Tx是否已经达到预定参考时间To(步骤S8)。如果所经时间Tx还没有达到参考时间To(步骤S8的否)，那么控制计算机C确定其是否接收到了伴随空气调节器开关28关断的操作停止指令(步骤S9)。如果控制计算机C没有接收到操作停止指令(步骤S9的否)，控制计算机C继续步骤S7并继续限制性控制。如果控制计算机C接收到了操作停止指令(步骤S9的是)，控制计算机C继续步骤S6并停止电动涡轮式压缩机10的操作。
当所经时间Tx达到参考时间To时(步骤S8的否)，控制计算机C从限制性控制转为无限制控制，在限制性控制中Ao×Imax设定为上限值(限制值)、无限制控制中Imax设定为上限值(步骤S4)。如果控制计算机C没有接收到操作停止指令(步骤S5的否)，控制计算机C继续步骤S4并继续无限制控制。如果控制计算机C接收到了操作停止指令(步骤S5的是)，控制计算机C停止电动涡轮式压缩机10的操作(步骤S6)。
如前所述，当由温度检测器27检测到的温度Θx达到预定参考温度Θo时，控制计算机用作限制部，即执行限制性控制，以将供给线圈252的上限电流值限制到限制值Ao×Imax，其小于最大上限值Imax。
第一实施方式的优点如下
(1-1)线圈252周围的温度(检测到的温度Θx)在电动涡轮式压缩机10启动之前，也就是在电机M启动之前，已经到达参考温度Θo，供给线圈252的电流上限值被限制到限制值Ao×Imax，其小于最大上限值Imax。因此，电动涡轮式压缩机10在启动之后没有立即停止。此外，通过适当地选择值Ao，可以防止线圈252的温度在制冷剂循环到包括线圈252在内的部分所需时间内升高。也就是说，通过将供给线圈252的电流限制到小于或等于限制值Ao×Imax使线圈252的温度升高受到抑制。当制冷剂在到包括线圈252在内的各部分的循环时，流经电机壳体18的制冷剂温度低于线圈252的温度。因此，线圈252的温度不会过度升高。
(1-2)固定限制值Ao×Imax(也就是，Ao是固定的)和参考时间To可以通过试验进行确定。例如，在一次试验中，线圈252周围的温度在电动涡轮式压缩机10启动之前(由温度检测器27检测到的温度)设定到最大可能温度，那么可以提供固定值Ao×Imax的电流。
如果提供固定限制值Ao×Imax的电流时，线圈252的温度受到抑制其温度值低于或等于最大安全温度(保护温度)，那么这时采用限制值Ao×Imax。另外，从启动到当制冷剂到各部分的循环启动时的时间可以作为参考时间To。以这种方式，限制值Ao×Imax可以通过试验轻易的定义(选择)，其中该限制值Ao×Imax是固定的。也就是说，在限制值Ao×Imax为固定值的控制中，可以很容易地选择限制值，这个值可将线圈252温度升高到的值抑制到低于或等于最大安全温度值。
同样，参考时间To的值可以通过试验轻松的定义(选择)。也就是，在限制控制开始经过了参考时间To时解除了限制性控制的控制过程中，可以很容易的选择参考时间，用于将线圈252温度升高到的值抑制到低于或等于安全温度的最大值。另外，在限制性控制开始到经过了参考时间To的期间，限制性控制继续采用限制值Ao×Imax。因此，同下文另一实施方式中的限制值逐渐升高的情况相比，线圈252的温度升高受到了抑制。
下面将参考图3和图4的流程图描述本发明的第二实施方式。虽然与第一实施方式中的硬件结构相同，但是第二实施方式中的控制计算机C的控制功能与第一实施方式中的是不同的。
在第二实施方式中，从步骤S1到S4(S1中的是→S2→S3中的否→S4)的过程和从步骤S1到S9(S1中的是→S2→S3中的是→S7→S8中的否→S9)的过程与第一实施方式中的是一样的。步骤S4之后的过程与第一实施方式中的是不同的。
如图3所示，在步骤S4之后，控制计算机C在步骤S10中读取由温度检测器27(见图1A)检测到的温度Θx相关的信息。控制计算机C将检测到的温度Θx同预定的参考温度Θo进行对比(步骤S11)。如果检测到的温度Θx低于或等于参考温度Θo(步骤S11中的否)，控制计算机C在步骤12确定其是否接收到了伴随空气调节器开关28(参见图1A)关断的操作停止指令。如果控制计算机C没有接收到操作停止指令(步骤S12的否)，控制计算机C继续步骤S4并继续无限制控制。如果控制计算机C已经接收到了操作停止指令(步骤S12的是)，控制计算机C停止电动涡轮式压缩机10的操作(步骤S19)。
如果检测到的温度Θx高于参考温度Θo(步骤S11的是)，控制计算机C执行供电控制(限制性控制)用于控制逆变器26，其中将A1×Imax(Al≠Ao)设定为上限值(步骤S13)。A1例如是大于Ao小于1的。
如图4所示，在步骤S13之后，控制计算机C确器其是否接收到了操作停止指令(步骤S14)。如果控制计算机C已经接收到了操作停止指令(步骤S14的是)，控制计算机C停止电动涡轮式压缩机10(步骤S19)的操作。如果控制计算机C没有接收到操作停止指令(步骤S14中的否)，控制计算机C读取已检测温度Θx的信息(步骤S15)。控制计算机C在步骤16将检测到的温度Θx同预定参考温度Θ1(Θ1≠Θo)进行比较。Θ1例如是小于Θo的。当检测到的温度Θx高于参考温度Θ1时(步骤16的是)，控制计算机C执行步骤S13并继续限制性控制，其中该上限值设定为A1×Imax。
如果检测到的温度Θx低于或等于参考温度Θ1时(步骤S16的否)，控制计算机C从对逆变器器26的控制从限制性控制转为无限制控制，其中在限制控制中将A1×Imax设定为上限值，无限制控制中将Imax设定为上限值(步骤S17)。随后，控制计算机C确定其是否已经接收到了操作停止指令(步骤S18)。如果控制计算机C没有接收到操作停止指令(步骤S18的否)，控制计算机C执行步骤S15。如果控制计算机C已经接收到了操作停止指令(步骤S18的是)，控制计算机C停止电动涡轮式压缩机10的操作(步骤S19)。
在第二实施方式中，启动电动涡轮式压缩机10(启动电机M)时的限制性控制与第一实施方式相同。然而，在启动之后的操作中，如果检测到的温度Θx超过了参考温度Θ1(步骤S16的是)，那么执行步骤S13的限制性控制。也就是，控制计算机C无论是在启动时还是在启动之后的操作中，都要根据线圈252周围的温度从限制性控制和无限制控制中选择一个(步骤16)。因此，可以防止线圈252无论时在启动时还是在启动之后操作而不停止操作过程中过热。
本发明可以采用下列形式实现(1)如图5中的线E3所示，系数A可以从限制性控制开始处逐渐升高直到1(A＝1)。在从限制性控制开始时到经过了预定参考时间T1(T1＜To)时上限值A×Imax(限制值)升高的控制中，制冷剂的流速在增加。这可以迅速地降低线圈252的温度。还有，同系数A是固定值的情况相比，电动压缩机10的系数是增加的。
(2)它可以配置为在启动时执行限制性控制，如第一实施方式，在图5中所示出的是启动之后的操作中执行限制性操作。
(3)如图6中的线E4所表示的，限制值可以仅在限制性控制开始时到经过了预定参考时间的期间增加。
(4)如图7所示，逆变器26固定到电机壳体18上。温度检测器31检测逆变器26的温度以防止逆变器26过热。温度检测器31可以检测代替温度检测器27检测线圈252的温度。根据温度检测器3 1检测到的温度，控制计算机C估算线圈252的温度或者线圈252周围的温度(电机壳体18中的制冷剂温度)。如果估算的温度超过了参考温度Θo，则执行限制性控制。由于是用温度检测器31对线圈252周围温度进行检测，其中温度检测器31用作检测逆变器26温度的温度检测部，所以可以降低成本。
(5)温度检测器可以直接检测线圈252的温度。
(6)本发明可以用于电动活塞式压缩机中。
(7)本发明可以用于电动可变容量式压缩机中。
尽管本文描述了多个实施方式，但是对本领于的技术人员来说本发明可以采用各种不偏离本发明精神范围的、不同的具体形式来实施是显而易见的。本发明不限于本文中所给的细节，可以在所附权利要求的范围及等同物内进行变形。
权利要求
1.一种用于电动压缩机(10)中电机(M)的控制器，该压缩机(10)包括一个转轴(12)，电机(M)使该转轴转动，还包括一个压缩件(11)，其基于转轴(12)的转动使压缩腔(14)中的制冷剂压缩并释放，还包括由制冷剂冷却的电机(M)的线圈(252)，该控制器将供给线圈(252)的电流控制在小于或等于预定最大值(Imax)的范围内，该控制器包括温度检测部(27)，用于检测线圈(252)的温度或者线圈(252)周围的温度，该控制器特征在于限制部(C)，其中，当电机(M)启动之前由温度检测部(27)检测到的检测温度(Θx)到达预定参考温度(Θo)时，该限制部(C)执行限制性控制，从而将供给线圈(252)的电流上限值限制为小于最大值(Imax)的限制值(Ao×Imax)。
2.根据权利要求1的控制器，特征在于在执行限制性控制的同时，限制部(C)保持该限制值为固定值(Ao×Imax)。
3.根据权利要求1的控制器，特征在于从限制性控制开始到经过了预先设定的预定时间(To，T1)时这段时间的至少一部分时间内，该限制部(C)增加该限制值。
4.根据权利要求1到3任何一个的控制器，特征在于在限制性控制开始，经过了预先设定的参考时间(To，T1)之后，限制部(C)取消该限制性控制。
5.根据权利要求4的控制器，特征在于在电动压缩机(10)启动之后，参考时间(To)是根据制冷剂到达线圈(252)所需时间而确定的。
6.根据权利要求4的控制器，特征在于参考温度(Θo)是第一参考温度(Θo)，其中温度检测部(27)在限制性控制被取消之后继续检测线圈(252)的温度或线圈(252)周围的温度，其中，如果在取消了该限制性控制之后检测温度(Θx)超过了预先设定的第二参考温度(Θ1)，那么该限制部(C)执行该限制性控制，直到检测温度(Θx)等于该第二参考温度(Θ1)。
7.根据权利要求1到3任何一个的控制器，特征在于温度检测部(27)是第一检测部(27)，其检测线圈(252)周围的温度，和其中该控制器包括逆变器(26)，其给电机(M)提供电流，还包括第二温度检测部(31)，其检测逆变器(26)的温度，该第二温度检测部(31)也用作第一温度检测部(27)。
全文摘要
电机(M)的线圈(252)由制冷剂冷却。用于电机(M)的控制器将供给线圈(252)的电流控制在小于或者等于预定最大值(Imax)的范围内。温度检测部(27)检测线圈(252)的温度或者线圈(252)周围的温度。当电机(M)启动之前由温度检测部(27)检测到的检测温度(Θx)到达预定参考温度(Θo)时，限制部(C)执行限制性控制将供给线圈(252)的电流上限值限制为小于最大值(Imax)的限制值。因此，电机的线圈受到保护而不会在启动之后立即停止电动压缩机的操作。
文档编号F04B49/10GK1854521SQ20061008981
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月27日 优先权日2005年4月27日
发明者深作博史, 名岛一记, 川岛隆 申请人:株式会社丰田自动织机