电机驱动装置和使用它的冷藏库的制作方法

1.本发明涉及驱动压缩机的无刷dc电机的电机驱动装置以及使用该电机驱动装置的冷藏库。


背景技术：

2.专利文献1公开了现有的驱动压缩机的无刷dc电机的冷藏库用的电机驱动装置。装载有由电机驱动装置驱动的压缩机的冷藏库等制冷装置在冷却运转停止时，将制冷循环在周期上分离成高压侧和低压侧，防止制冷剂的流入，实现节能化。
3.然而，在上述结构的情况下，在压缩机的内部，吸入压力与排出压力有较大的差异。因此，在压缩机启动时，为了渡过压缩步骤，需要较大的能量。
4.因此，现有的压缩机驱动用的电机驱动装置使启动前的压缩机的活塞的位置移动至从上止点到下止点之间的、上止点附近(是预先决定的位置，相当于不是上止点且与上止点最靠近的位置)。然后，从上止点附近的位置启动电机驱动装置。由此，构成为对压缩机的活塞施加大的加速、蓄积能量，而渡过压缩步骤，进行压缩机的启动。
5.以下，使用图6对上述专利文献1所记载的现有的电机驱动装置进行说明。
6.图6是上述专利文献1所记载的现有的电机驱动装置的结构框图。
7.如图6所示，现有的电机驱动装置由无刷dc电机201、压缩机203、控制部204、逆变器205等构成。压缩机203具有无刷dc电机201以及与无刷dc电机201的转子连结的活塞202。控制部204包括使电机移动到下止点的初始定位阶段、使启动位置移动到吸入步骤内的上止点附近的强制定位阶段、以及使无刷dc电机201的转子加速的加速阶段等控制动作。逆变器205基于来自控制部204的驱动信号，向无刷dc电机201供给电力。
8.在上述结构的电机驱动装置中，在压缩机203停止时，活塞202在即将进行压缩步骤时停止的概率高，活塞202容易在下止点附近停止。因此，控制部204在初始定位阶段，将活塞202成为下止点的相位的信号发送到逆变器205。然后，逆变器205使电流流过无刷dc电机201的定子，使无刷dc电机201的转子旋转。由此，活塞202移动到下止点。
9.接着，控制部204在强制定位阶段，将从活塞202的下止点的相位向反转方向依次切换的信号发送到逆变器205。由此，使活塞202的位置移动至吸入步骤侧的上止点附近。
10.然后，控制部204在加速阶段启动无刷dc电机201，将用于加速的信号发送到逆变器205。由此，无刷dc电机201旋转。即，为了使活塞202从上止点附近加速，压缩步骤中的速度变大。其结果是，能够渡过压缩步骤，容易地启动压缩机驱动用的电机驱动装置。
11.现有技术文献
12.专利文献
13.专利文献1：日本特开2007-107523号公报


技术实现要素：

14.本发明提供一种即使在吸入压力与排出压力之差大的负载转矩的变动大的压缩
机中，也能够价廉且在抑制振动的同时稳定地启动的电机驱动装置。
15.本发明的电机驱动装置包括压缩机和成为压缩机进行压缩动作的驱动源的无刷dc电机。电机驱动装置构成为，决定无刷dc电机的启动转矩和旋转开始位置，使得压缩机的运转开始时的振动与由负载转矩减少引起的振动相互抵消。
16.本发明的电机驱动装置构成为抵消运转开始时产生的振动振幅的峰值和因负载转矩的减少而发生的急剧加速所产生的振动振幅的峰值。因此，与上述各个振动振幅的峰值单独产生的情况相比，振动振幅的峰值被抵消而变小。由此，提供能够将从压缩机产生的振动抑制得较小、价廉且稳定地启动压缩机的电机驱动装置。
附图说明
17.图1是实施方式中的电机驱动装置的结构框图。
18.图2a是表示在该实施方式中，作为被驱动体的压缩机的活塞的下止点处的与转子的关系的示意图。
19.图2b是表示在该实施方式中，作为被驱动体的压缩机的活塞从下止点向正转方向旋转了90度的状态下的活塞与转子的关系的示意图。
20.图2c是表示在该实施方式中，作为被驱动体的压缩机的活塞的上止点处的与转子的关系的示意图。
21.图2d是表示在该实施方式中，作为被驱动体的压缩机的活塞从上止点向正转方向旋转了90度的状态下的活塞与转子的关系的示意图。
22.图3a是表示在该实施方式中，运转开始时产生的作为被驱动体的压缩机的振动的波形图。
23.图3b是表示在该实施方式中，从运转开始起最初渡过压缩步骤时产生的作为被驱动体的压缩机的振动的波形图。
24.图3c是表示在该实施方式中，合成了运转开始时的振动和渡过压缩步骤时的振动的、作为被驱动体的压缩机的振动的波形图。
25.图4a是表示该实施方式中的到达上止点为止的时间从运转开始时的振动的周期错开30度相位时的、运转开始时产生的作为被驱动体的压缩机的振动的波形图。
26.图4b是表示该实施方式中的到达上止点为止的时间从运转开始时的振动的周期错开30度相位时的、从运转开始时起最初渡过压缩步骤时产生的作为被驱动体的压缩机的振动的波形图。
27.图4c是表示该实施方式中的到达上止点为止的时间从运转开始时的振动的周期错开30度相位时的、在运转开始时和渡过压缩步骤时在作为被驱动体的压缩机中产生的合成的振动的波形图。
28.图5是该实施方式中的下止点搜索部搜索下止点的流程图。
29.图6是现有的电机驱动装置的结构框图。
具体实施方式
30.(作为本发明的基础的见解等)
31.发明者们在构思本发明时，已存在专利文献1所记载的电机驱动装置。电机驱动装
置由于压缩机的吸入压力与排出压力存在差异，因此负载转矩的变动大，难以在抑制振动的同时稳定地启动。即，在专利文献1的结构的情况下，虽然能够充分地得到用于渡过压缩步骤的速度，但在渡过压缩步骤、成为吸入步骤时，会急剧加速，因此容易发生振动。另外，电机驱动装置在压缩机停止时，以活塞停止在下止点附近为前提，对压缩机施加电压。由此，活塞向下止点移动。因此，在无刷dc电机的极数为2极以外的结构的情况下，存在如下课题：在活塞停止在上止点附近的情况下，无法从设想的活塞的位置顺畅地启动，会发生振动、启动不良等。本发明人等发现上述课题，为了解决该课题，完成了本发明的主题。
32.即，本发明提供一种即使是负载转矩的变动大的压缩机，也能够一边抑制振动一边稳定地启动的电机驱动装置。
33.以下，参照附图，以实施方式、在此是装载于冷藏库的压缩机的电机驱动装置为例进行说明。但是，有时会省略必要以上的详细说明。例如，有时省略已广泛知晓的内容的详细说明，或者对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明过于冗长，使得本领域技术人员能够容易地理解本发明。
34.另外，附图和以下说明是为了使本领域技术人员充分理解本发明而提供的，并不会由此限定本发明的范围。
35.(实施方式)
36.以下，对本实施方式的电机驱动装置分项进行说明。
37.[1-1.结构]
[0038]
首先，参照图1至图2d对本实施方式的电机驱动装置30的结构进行说明。
[0039]
图1是本实施方式中的电机驱动装置30的结构框图。图2a至图2d是表示该实施方式的作为被驱动体的压缩机17的活塞17b与转子5a的位置关系的示意图。
[0040]
如图1所示，本实施方式的电机驱动装置30与交流电源1连接，驱动无刷dc电机5。如图2a至图2d所示，无刷dc电机5的转子5a与曲轴17a、活塞17b和缸17c等构成往复式压缩机17。在本实施方式中，压缩机17装载于冷藏库22，构成制冷循环的一部分。
[0041]
交流电源1是一般的工频电源，在日本是有效值100v的50hz或60hz的电源。
[0042]
以下，对电机驱动装置30的结构具体地进行说明。
[0043]
如图1所示，本实施方式的电机驱动装置30由整流电路2、平滑部3、逆变器4、位置检测部6、速度检测部7、电压检测部8、驱动部9、输出决定部10、下止点搜索部11、转矩决定部12等构成。
[0044]
整流电路2将交流电源1作为输入，将输入的交流电力整流为直流电力。整流电路2由桥式连接的4个整流二极管2a、2b、2c、2d构成。
[0045]
平滑部3与整流电路2的输出侧连接，对整流电路2的输出进行平滑。平滑部3由平滑电容器3e和电抗器3f等构成。来自平滑部3的输出被输入到逆变器4。
[0046]
另外，电抗器3f插入于交流电源1与平滑电容器3e之间，因此也可以设置在整流二极管2a～2d的前后的任一方。另外，电抗器3f在构成高频去除部的共模滤波器设置于电路的情况下，优选考虑与高频去除部的电抗成分的合成成分而构成。
[0047]
逆变器4将从平滑部3输入的电压依次切换为以交流电源1的电源周期的2倍周期包含大的脉动(ripple)成分的直流电力，变换为3相的交流电力。逆变器4通过3相桥接6个开关元件4a、4b、4c、4d、4e、4f而构成。此时，6个回流电流用二极管4g、4h、4i、4j、4k、4l与各
个开关元件4a～4f反向连接。
[0048]
另外，上述无刷dc电机5由具有永磁铁的转子5a和具有3相绕组的定子5b等构成。由逆变器4制作的3相交流电流被供给到无刷dc电机5的定子5b的3相绕组。由此，无刷dc电机5的转子5a旋转。
[0049]
位置检测部6根据在定子5b的3相绕组中产生的感应电压、以及在定子5b的3相绕组中流动的电流和施加电压等，检测无刷dc电机5的定子5b的磁极位置。
[0050]
在本实施方式中，位置检测部6取得无刷dc电机5的端子电压，检测无刷dc电机5的转子5a的磁极的相对位置。具体而言，位置检测部6基于在定子5b的3相绕组中产生的感应电压，检测转子5a的相对的旋转位置。进而，位置检测部6对感应电压和作为基准的电压进行比较，检测零交叉。另外，作为感应电压的零交叉(过零)的基准的电压也可以是根据3相的端子电压而制作假想中点的电压，并设为该电压。另外，也可以取得直流母线电压，将该电压作为成为感应电压的零交叉的基准的电压。在本实施方式中，将假想中点的电压设为成为感应电压的零交叉的基准的电压。
[0051]
另外，在本实施方式中，以位置检测部6以感应电压检测无刷dc电机5的定子5b的磁极的相对位置的方式为例进行了说明，但不限于此。例如，也可以根据流过无刷dc电机5的电流来检测磁极的相对位置。在该情况下，电流也可以由如下方式进行检测：检测在配置于逆变器4的直流母线的分流电阻中产生的电压，根据分流电阻的电阻值来计算在直流母线中流动的电流，进而，从对电机的通电状态分离流过各相的电流而进行检测。另外，也可以是对3相的各自的电流配置传感器、分流电阻等来单独地检测电流的方式。然而，在对上述检测电流的方法进行比较时，根据直流母线的电流值进行检测的方式是更为价廉的结构，但为了分离各相的电流，有时在波形中产生变形。因此，在检测转子5a的磁极的相对位置时，与根据电流来推测位置的方法相比，更优选利用感应电压进行检测的方法。这是因为，根据感应电压进行检测的方式的计算量少，结构简单，能够更价廉地实现。另外，单独地检测3相各自的电流的方式中电路部件多、成本变高，而检测感应电压的方式能够以廉价成本实现。
[0052]
速度检测部7根据由位置检测部6检测出的磁极的位置信息，计算无刷dc电机5的当前的驱动速度。具体而言，在本实施方式中，速度检测部7测量从感应电压的零交叉的检测起的时间，根据测量出的时间，进行当前的速度的计算。由此，速度检测部7计算无刷dc电机5的驱动速度。
[0053]
电压检测部8检测逆变器4的直流母线间的电压。通常，首先，用电阻对逆变器4的直流母线间进行分压，将检测的电压从140v左右分压为5v以下的、由微机处理的范围的电压。然后，根据通过分压而检测出的电压，用微机进行逆运算，计算原来的直流母线间的电压。另外，在本实施方式中，例如使用将电压分压为100分之1的值。
[0054]
在下止点搜索部11中，在从外部输入的目标速度从0(零)变化为0(零)以外的值时，驱动无刷dc电机5，搜索压缩机17的活塞17b的下止点。具体而言，下止点搜索部11为了寻找下止点，向无刷dc电机5输出预先决定的图案(pattern)的驱动波形，使活塞17b移动至下止点附近。即，将与下止点相当的通电图案向无刷dc电机5输出，使活塞17b向下止点移动。然后，一旦使活塞17b向下止点移动后，下止点搜索部11将使活塞17b移动至启动开始的位置的驱动图案向无刷dc电机5输出。另外，在本实施方式中，因为将启动开始的位置作为
下止点，所以不需要特别设置使活塞17b移动至下止点移动后的启动位置的步骤。然后，下止点搜索部11停止向无刷dc电机5的输出，直到下一个目标速度从0(零)变化为0(零)以外的值。
[0055]
转矩决定部12在从外部输入的目标速度从0(零)变化为0(零)以外的值时，首先，输出在下止点搜索部11搜索压缩机17的活塞17b的下止点时所需的转矩。另外，向下止点方向的移动由于活塞17b不进行压缩的功，几乎不会受到负载条件的影响。因此，向下止点方向移动所需的转矩比运转开始的转矩小，成为一定的转矩值。然后，转矩决定部12在最后使活塞17b向下止点移动时，向无刷dc电机5输出比搜索下止点的转矩大的转矩。而且，转矩决定部12在下止点搜索后，若存在使压缩机17的活塞17b移动至启动位置的时间，则将该期间所需的转矩向无刷dc电机5输出。即，在本实施方式中，电机驱动装置30进行控制，以使活塞17b从下止点启动。因此，转矩决定部12在向下止点的输出的时间结束时，决定从下止点起的运转开始所需的转矩(相当于启动转矩)。此时，转矩决定部12从下止点启动活塞17b，输出以到达上止点的时间与启动时产生的振动的周期一致的方式决定的转矩。
[0056]
进而，转矩决定部12在从下止点搜索部11的输出停止的时间经过后，还决定用于进行通常的运转的转矩。此时，转矩将从速度检测部7输入的当前的无刷dc电机5的速度与从外部输入的目标速度进行比较来决定。即，如果当前的速度相对于目标速度不足，则使输出的转矩上升。另一方面，如果当前的速度超过目标速度，则使输出的转矩减少。由此，使无刷dc电机5的速度达到目标速度。
[0057]
输出决定部10根据由转矩决定部12决定的转矩、无刷dc电机5的转矩常数、感应电压常数和电阻值等，来决定施加电压。然后，输出决定部10基于决定的施加电压和由电压检测部8检测出的直流母线间的电压，计算驱动逆变器4的pwm占空比。
[0058]
另外，输出决定部10基于来自位置检测部6和速度检测部7的信息、或者来自下止点搜索部11的输出，决定对3相的无刷dc电机5的哪个相进行通电。此时，在存在来自下止点搜索部11的输入信号的情况下，输出决定部10利用从下止点搜索部11输入的信号来决定通电的相。另一方面，在没有来自下止点搜索部11的输入信号的情况下，输出决定部10基于位置检测部6的位置信息和速度检测部7的速度信息，决定输出的信号。
[0059]
在此，作为驱动无刷dc电机5的驱动波形，例如有矩形波和正弦波等，但并不特别限定。在矩形波的情况下，由于简单的结构且计算简单，因此能够用价廉的微型计算机应对。因此，能够以低成本实现输出决定部10。另外，在正弦波的情况下，需要复杂的计算、电流检测等，但能够更精细地检测电机的位置。在本实施方式中，采用能够以更低成本实现的矩形波驱动，驱动无刷dc电机5。
[0060]
具体而言，在本实施方式中，电机驱动装置30由120度通电的矩形波驱动。因此，逆变器4的上侧支路的开关元件4a、4c、4e分别以错开120度的驱动波形进行通电。同样地，逆变器4的下侧支路(arm，臂)的开关元件4b、4d、4f也分别以错开120度的驱动波形进行通电。由此，开关元件4a和4b、4c和4d、以及4e和4f分别在彼此的通电期间之间存在各60度的断开期间。
[0061]
驱动部9基于由输出决定部10决定的导通比率、无刷dc电机5的电力供给时刻、以及预先决定的pwm周期，向逆变器4的各个开关元件输出驱动信号。
[0062]
驱动信号将逆变器4的开关元件4a～4f导通或断开。由此，对无刷dc电机5的定子
5b施加最佳的交流电力。其结果是，无刷dc电机5的转子5a旋转，活塞17b被驱动。
[0063]
以上述方式构成电机驱动装置30。
[0064]
接下来，参照图1至图2d对使用了本实施方式的电机驱动装置30的冷藏库22进行说明。在以下的说明中，以冷藏库22为例进行说明，但冷冻装置也是相同的。
[0065]
冷藏库22装载有压缩机17。压缩机17以往复式构成。即，压缩机17由包括无刷dc电机5、曲轴17a、活塞17b和缸17c等的压缩机构构成。无刷dc电机5的转子5a的旋转运动由曲轴17a转换为往复运动。与曲轴17a连接的活塞17b在缸17c内往复运动。通过该往复动作，制冷剂被吸入缸17c内，吸入的制冷剂被压缩。
[0066]
另外，往复式压缩机17在吸入步骤和压缩步骤中，转矩的变动大，速度和电流值大幅变动。
[0067]
被压缩机17压缩后的制冷剂在依次通过冷凝器19、二通阀18、减压器20和蒸发器21、再次返回压缩机17这样的制冷循环中流动。此时，在冷凝器19中进行散热，在蒸发器21中进行吸热。由此，能够进行冷藏库22内的冷却和加热。即，冷藏库22构成为装载实现上述制冷循环的压缩机17。
[0068]
二通阀18使用能够通过通电进行开闭动作的电磁阀等。二通阀18在压缩机17的运转中成为打开状态，使冷凝器19与减压器20连通，使制冷剂流动。另一方面，在压缩机17的停止中，使二通阀18为关闭状态，使冷凝器19与减压器20之间封闭，使制冷剂不流动。
[0069]
以上述方式构成使用了电机驱动装置30的冷藏库22。
[0070]
[1-2.动作]
[0071]
使用图2a～图4c对装载于如上构成的冷藏库22的电机驱动装置30的动作进行说明。
[0072]
在图3a至图4c中，横轴表示时间，纵轴表示与活塞17b的往复方向垂直、且与无刷dc电机5的旋转轴垂直的方向的振动振幅。
[0073]
在图2a所示的从活塞17b位于下止点的位置起、无刷dc电机5的转子5a正转(顺时针)的情况下，如图2b所示，随着活塞17b的上升，缸17c的容积减少。由此，吸入到缸17c内的制冷剂被压缩。因此，当转子5a进一步旋转时，缸17c内的制冷剂的压力上升至冷凝器侧的压力。然后，当制冷剂的压力上升至冷凝器侧的压力时，如图2c所示，排出制冷剂并且活塞17b到达上止点。由此，缸17c的被压缩的制冷剂的排出完成。之后，当转子5a进一步旋转时，如图2d所示，活塞17b向下止点方向移动。由此，缸17c内的容积增加，从蒸发器21吸入低压的制冷剂。然后，当转子5a进一步旋转时，活塞17b再次到达图2a所示的下止点，缸17c内的制冷剂开始压缩。通过以上过程，反复执行制冷剂的排出和吸引的动作。
[0074]
另一方面，在从图2a所示的下止点的状态向图2d所示的状态反转(逆时针)的情况下，也与上述顺时针同样地，缸17c的容积减少，制冷剂被压缩。然后，在活塞17b到达图2c所示的上止点之前，进行制冷剂的压缩。进而，若活塞17b从图2c的状态反转，则成为图2b所示的状态。由此，从图2c所示的制冷剂的排出完成的状态向缸17c内吸入制冷剂。之后，若进一步继续活塞17b的反转，则直到图2a所示的下止点为止，继续向缸17c内吸入制冷剂。在活塞17b从下止点向上止点移动时，制冷剂被压缩。
[0075]
即，作为往复式的压缩机17，无论转子5a正转或反转，活塞17b同样地在缸17c内往复运动。因此，在活塞17b从下止点的状态向正转或反转方向旋转的情况下，同样地执行制
冷剂的压缩-排出步骤。另外，在活塞17b从上止点的状态向正转或反转方向旋转的情况下，同样地执行向活塞17b内吸入制冷剂的吸入步骤。
[0076]
即，在蒸发器21与冷凝器19之间存在压力差的状态下，为了使活塞17b向上止点方向移动，需要较大的转矩。另一方面，在使活塞17b向下止点方向移动时，能够以微小的转矩进行动作。
[0077]
因此，本实施方式的电机驱动装置30利用上述特性，首先，下止点搜索部11将从上止点向下止点向正转方向旋转180度的驱动图案向无刷dc电机5输出。然后，下止点搜索部11向无刷dc电机5输出在反转方向上同样地使从上止点向下止点旋转180度的驱动图案。另一方面，转矩决定部12预先决定由下止点搜索部11进行下止点搜索时的转矩。即，转矩决定部12在冷藏库22的库内被充分冷却了的状态下停止时的压力条件下停止、启动时，决定为活塞17b的转子5a从下止点只向压缩方向旋转不足60度的转矩。
[0078]
例如，若活塞17b的停止位置在上止点的近前，则由转矩决定部12决定的转矩是压缩方向，因此无法向正转方向旋转。但是，在接下来的反转方向旋转180度的情况下，由于是吸入步骤，所以几乎不需要转矩。因此，即使是由转矩决定部12决定的小的转矩，也能够使活塞17b向下止点方向旋转，向下止点移动。
[0079]
另一方面，在活塞17b越过上止点而停止的情况下，在使活塞17b向正转方向从上止点旋转180度的情况下，在吸入步骤中能够旋转。因此，活塞17b移动至下止点。但是，在反转方向上，从下止点旋转到60度的位置，活塞17b停止。最后，输出决定部10输出相当于下止点的相位。由此，位于下止点附近的转子5a旋转至活塞17b移动至下止点的位置。即，在输出决定部10输出了相当于下止点的相位的情况下，活塞17b向接近下止点的方向旋转。例如，如本实施方式那样，在4极结构的无刷dc电机5的情况下，用于移动到上止点和下止点的相位为相同相位。但是，由于活塞17b位于靠近下止点的位置，因此向下止点侧移动。另外，在6极结构的无刷dc电机5的情况下，与下止点相同的相位成为从下止点向上止点方向旋转120度的位置。于是，转子5a仅旋转不足60度，因此活塞17b向下止点方向移动。进而，在8极结构的无刷dc电机5的情况下，通过施加使自下止点的能够旋转的范围小于45度的转矩，能够向上述下止点方向移动。进而，关于大的极数，设为低于转子5a的旋转的范围、360除以极数而得的值。由此，同样地，活塞17b能够向上述下止点方向移动。
[0080]
在此，作为产生振动的主要原因，压缩机17具有在运转开始时发生的振动。另外，压缩机17在运转开始后，从压缩起完成排出，在向吸入切换的动作中，有时由于转矩急剧减少而发生加速，产生振动。无刷dc电机5的转子5a的动能与角速度的2次方成比例。因此，转子5a的速度越低，速度的降低和上升就越大，因此产生的振动变大。
[0081]
另一方面，压缩机17在存在吸入和排出的压力差的启动中施加大的转矩。因此，通过提高转子5a的速度，增大动能，能够在一定程度上抑制从运转开始到进行通常运转的速度为止产生的振动。但是，在从压缩机17的运转开始起初次经过上止点时，转子5a的速度变得最低，因此最容易发生振动。
[0082]
进而，转子5a与曲轴17a连结。因此，在活塞17b从下止点开始旋转时，由于惯性，在与活塞17b的往复方向垂直、且与无刷dc电机5的旋转轴垂直的方向上产生振动。另外，在活塞17b越过上止点时，发生急剧的加速。因此，由于惯性，在与活塞17b的往复方向垂直、且与无刷dc电机5的旋转轴垂直的方向上产生振动。在该情况下，与从下止点启动同样，由于加
速所产生的振动，从活塞17b的下止点和上止点对于转子5a的旋转方向产生的振动为相同方向。但是，在从压缩机17观察时，曲轴17a成为以转子5a的旋转轴为中心而对称的位置，因此产生的振动成为反方向。
[0083]
以下，使用图3a和图3b对上述振动的产生进行说明。
[0084]
图3a是表示从活塞17b的下止点开始运转时产生的振动的图。图3b是表示在越过活塞17b的上止点时产生的振动的图。即，如图3a和图3b所示，在活塞17b从下止点的旋转和活塞17b从上止点的旋转中，振动开始产生的方向为相反的相位。
[0085]
因此，在转矩决定部12中，以在从活塞17b的下止点启动时的振动的周期的时刻，越过上止点的方式决定转矩。此时，活塞17b的从下止点启动的振动的周期由构成压缩机17的部件的复合的固有振动决定。另外，固有振动预先通过例如锤击试验等获得。
[0086]
另外，直至到达的时间基于压缩机17的压缩功、在无刷dc电机5中产生的转矩、转子5a和与转子5a连结的部件的惯性来计算。此时，惯性固定(为一定值)，压缩机17的压缩功变化。另一方面，无刷dc电机5中产生的转矩在冷藏库22的箱内被充分冷却了的状态的通常运转范围内，能够通过成为中央的负载条件的选择来决定。具体而言，预先计算并保持在所选择的负载条件下，施加于无刷dc电机5的转矩。由此，能够减轻实时计算转矩的控制系统的负荷。因此，即使是性能低的微型计算机，也能够容易地计算出上述直至到达的时间。其结果是，能够降低与控制系统相关的成本。
[0087]
利用由上述方法预先决定的转矩，使活塞17b从下止点启动时的振动即图3a的波形和越过上止点时的振动即图3b的波形，如时刻(i)所示，振动周期的开始位置一致，成为反相位。因此，图3a的振动和图3b的振动相互抵消。由此，如图3c所示，与图3a所示的启动时的振动的峰值相比，运转开始时的振动和越过上止点时的振动的合成的振动被抑制到约50％左右。
[0088]
此外，在冷藏库22的状态发生变化的情况下，在一定的转矩下，振动的周期不一致。但是，冷藏库被充分冷却了的状态下的负载与电源接通时相比变化较小，振动相位的变化在
±
30度以内。
[0089]
使用图4a至图4c对上述状态进行说明。
[0090]
图4a与图3a同样，是表示从下止点启动活塞17b时的振动振幅的图。图4b是表示活塞17b越过上止点时的振动的图。另外，图4b表示相位从运转开始的振动的周期延迟+30度时的波形。图4c是表示图4a和图4b的合成的振动波形的图。
[0091]
即，当冷藏库22变暖，负载状态变重时，如图4b所示，到达活塞17b的上止点的时间滞后，相位偏移。另一方面，若冷藏库22被冷却，负载状态变轻，则到达活塞17b的上止点的时间变快。因此，上述相位向负侧偏移。
[0092]
例如，如图4a的时刻(ii)所示，活塞17b越过上止点时的振动的开始错开30度。然而，即使相位的偏差为30度，如图4c所示，也成为图4a的振动的峰值的6成左右的振动峰值。因此，即使产生相位的偏移，也能够得到充分的振动抑制效果。
[0093]
以下，使用图5对电机驱动装置30的下止点搜索部11寻找下止点的控制的详细情况进行说明。
[0094]
图5是下止点搜索部11寻找下止点的流程图。
[0095]
如图5所示，首先，下止点搜索部11确认前次进入该处理时的从外部输入的目标速
度是否为0(零)(步骤201)。此时，如果目标速度为0(零)(步骤201的“是”)，则进入步骤202，如果目标速度为0(零)以外的值(步骤201的“否”)，则转移到步骤203。在此，令前次的目标速度为0(零)，转移到步骤202。
[0096]
接着，确认当前的从外部输入的目标速度是否为0以外的值(步骤202)。此时，如果目标速度为0以外的值(步骤202的“是”)，则进入步骤204，如果目标速度为0(步骤201的“否”)，则转移到步骤203。即，判断在从前次的处理到本次的处理之间，目标速度是否以从停止状态启动的方式发生了变化。在此，令当前的目标速度为0以外的值，转移到步骤204。
[0097]
接着，下止点搜索部11将用于记录为了进行下止点搜索而使转子5a旋转了多少的相位变更量设定为0(零)，将当前的输出相位初始化为上止点(步骤204)。
[0098]
接着，下止点搜索部11判断为了进行下止点搜索而使转子5a旋转的量即相位变更量是否小于180(步骤205)。此时，如果相位变更量小于180(步骤205的“是”)，则进入步骤206，如果相位变更量为180以上(步骤205的“否”)，则转移到步骤207。
[0099]
接着，将从当前的输出相位向正转方向旋转30度后的相位作为新的输出相位进行输出(步骤206)。进而，在记录在下止点搜索部11中使转子5a旋转了多少的相位变更量上加以与旋转了的角度相等的30(步骤206)。然后，在待机100ms后，转移到步骤205。需要说明的是，100ms的待机是等待转子5a可靠地旋转的时间而需的时间。此外，作为该待机时间，实际上一边确认动作，一边利用预先决定的值。
[0100]
然后，分别执行6次步骤205和步骤206。之后，返回到步骤205时，相位变更量为180(步骤205的“否”)，因此从步骤205转移到步骤207。
[0101]
另外，在执行step204至step206，转移到step207之前，输出从上止点旋转180度的相位。此时，在曲轴17a和转子5a的连结部处于从上止点到正转时方向的下止点之间的情况下，正转与吸入步骤对应。因此，即使是微小的转矩，也能够使转子5a向正转方向旋转。由此，活塞17b移动至下止点。另一方面，在曲轴17a和转子5a的连结部处于从下止点到正转方向的上止点之间的情况下，与压缩-排出步骤对应。因此，除了活塞17b位于下止点附近的情况之外，几乎无法向正转方向旋转。由此，活塞17b停留在从下止点到上止点之间。
[0102]
另外，在本实施方式中，采用无刷dc电机5为4极、且以120度的矩形波驱动的结构，因此使输出相位的变更量旋转30度。这相当于120度的矩形波电特性地每次变更60度相位，以6种输出模式旋转1周。另外，无刷dc电机5是4极结构，因此，在转子的1周旋转中，输出使电特性的360度与极对数相等的2个周期。即，120度的矩形波的输出相位变更表示为转子的角度时成为30度。另一方面，如果是6极结构，则为了使转子旋转1圈，输出使电特性的360度与极对数相等的3个周期。因此，相对于输出相位的1次变更，转子旋转20度。即，图5所示的step206的变更量成为将360除以电机的极对数和换流模式的数量6而得到的结果。
[0103]
接着，为了记录下止点搜索部11为了进行下止点搜索而使转子5a反转地旋转了多少，将相位变更量设为0，将当前的输出相位设为上止点，进行初始化(步骤207)。
[0104]
接着，判断记录了下止点搜索部11为了进行下止点搜索而使转子5a反转地旋转了多少的相位变更量是否小于180(步骤208)。如果相位变更量小于180(步骤208的“是”)，则进入步骤209，如果相位变更量为180以上(步骤208的“否”)，则转移到步骤210。在此，由于在步骤207中刚刚将相位变更量初始化为0，因此转移到步骤209。
[0105]
接着，将从当前的输出相位向反转方向旋转30度后的相位作为新的输出相位进行
输出(步骤209)。进而，在记录在下止点搜索部11中使转子5a向反方向旋转了多少的相位变更量上加以与旋转了的角度相等的30(步骤209)。然后，在待机100ms后，转移到步骤208。
[0106]
然后，分别执行6次步骤208和步骤209。之后，返回到步骤205时，相位变更量为180(步骤208的“否”)，因此从步骤208转移到步骤210。
[0107]
另外，在从步骤207执行步骤209，转移到步骤210之前，从上止点向反转方向旋转180度的相位被输出。此时，在曲轴17a和转子5a的连结部处于从上止点到反转时方向的下止点之间的情况下，反转对应于吸入步骤。即，在正转方向的压缩-排出步骤中，在步骤204～步骤206中，在活塞未移动到下止点的情况下，反转对应于吸入步骤。因此，即使是微小的转矩，也能够使转子5a向正转方向旋转。由此，活塞17b移动至下止点。另一方面，在曲轴17a和转子5a的连结部已经移动到下止点的情况下，与压缩-排出步骤对应。因此，活塞17b几乎不能向反方向旋转。由此，活塞17b停留在下止点附近。
[0108]
接着，向位于下止点附近的活塞17b输出相当于下止点的相位(步骤210)。由此，活塞17b可靠地向下止点移动。
[0109]
接着，将本次的目标速度记录为前次的目标速度，结束处理(步骤211)。
[0110]
另外，在上述流程结束后，再次开始图5的流程的处理的情况下，首先，步骤201中的前次的目标速度不为0(零)(步骤201的“否”)，因此转移到步骤203。
[0111]
然后，在步骤203中，不进行任何输出，转移到步骤211，在步骤211中，在更新了目标速度之后，结束处理。
[0112]
另外，冷藏库22在库内被充分冷却时，停止制冷循环。因此，目标速度为0(零)。在该状态下，若再次执行图5所示的处理，则前次的目标速度不为0(零)，因此执行图5所示的step201、step203、step211、与运转中的流程相同的处理。因此，在步骤211中，在更新前次的目标速度时，将目标速度记录为0(零)。
[0113]
然后，若再次执行图5所示的流程的处理，则在步骤201中，前次的目标速度被记录为0(零)，因此转移到步骤202。
[0114]
进而，在步骤202中，由于本次的目标速度为0(零)(步骤202的“否”)，因此在处理步骤203后，转移到步骤211。即，在步骤203中，不进行输出，在步骤211中，前次的目标速度再次被更新为0(零)。
[0115]
如上所述，通过定期地调用图5所示的流程处理并进行处理，在不检测流过无刷dc电机5的电流、感应电压的同步运转中，能够使活塞17b向下止点移动而启动。由此，即使压缩机17的吸入和排出的压力存在差异，也能够抑制由压缩机17产生的振动的峰值，从而能够减少振动。
[0116]
接下来，参照图1对将本实施方式的电机驱动装置30用于压缩机17并装载于冷藏库22的情况进行说明。
[0117]
首先，在压缩机17的启动的同时，使二通阀18为打开状态，使减压器20和冷凝器19连通。另外，在上述内容中，以在压缩机17的启动的同时使二通阀18为打开状态的例子进行了说明，但即使在时间上稍微有前后差异也不会成为问题。
[0118]
接着，当压缩机17继续驱动时，冷凝器19成为高压。另一方面，蒸发器21由于减压器20减压而成为低压。此时，与压缩机17的冷凝器19相连的排出侧成为高压，与蒸发器21相连的吸入侧成为低压。
[0119]
在此，设想冷藏库22的库内温度降低而使压缩机17停止的状况。在该情况下，二通阀18维持为打开状态，冷凝器19与蒸发器21的压力逐渐平衡。此时，虽然根据冷藏库22的系统结构而有所差别，但直至压缩机17的吸入侧与排出侧之间的压力差成为0.05mpa以下即成为平衡的状态为止，需花费10分钟左右。
[0120]
另一方面，在压缩机17停止的同时，若使二通阀18从打开状态转移到关闭状态，则冷凝器19与蒸发器21的压力差大致维持，由此，在压缩机17的吸入侧和排出侧留有压力差。
[0121]
在此，对冷藏库22的库内温度上升而再次启动压缩机17时，在压缩机17的停止中关闭二通阀18而保持有压力差的状态和从压力平衡的状态启动的情况进行比较。此时，在关闭二通阀18、保持了压力差的状态下使压缩机17启动的话，用于在冷凝器19与蒸发器21之间再次设置压力差的电力变小。因此，能够实现冷藏库22的节能化。
[0122]
另外，对在压缩机17的停止中也使二通阀18保持打开状态的情况、以及没有设置二通阀18的冷藏库的动作进行研究。
[0123]
具体而言，研究在从压缩机17的停止到压力平衡为止的10分钟左右经过之前库内温度上升的情况。在该情况下，若是现有的结构，则只有压缩机17的吸入侧与排出侧的压力差为0.05mpa以下，才能使电机驱动装置30启动。因此，在上述状态下，在经过10分钟之前，需要使电机驱动装置30的启动待机。
[0124]
然而，本实施方式的冷藏库22即使是比0.05mpa大的压差，也能够使电机驱动装置30启动。因此，在库内温度上升的情况下，能够在需要压缩机17的运转的时刻启动电机驱动装置30。由此，与在压缩机17的吸入侧与排出侧的压力平衡了的状态下启动的情况相比，能够减少用于在冷凝器19与蒸发器21之间设置压力差的电力。因此，能够进一步实现冷藏库22的节能化。
[0125]
另外，二通阀18与三通阀或者四通阀相比，能够简化冷藏库等的系统结构。并且，二通阀18能够更可靠地维持压缩机17的吸入侧与排出侧的压力差。
[0126]
另外，本实施方式的冷藏库22也可以将压缩机17配置在冷藏库22的上部。在该情况下，手难以到达的上部的死区变小，因此容易使用，并且能够扩大库内体积。另一方面，通过压缩机17向上部配置，冷藏库22中作为加振源的压缩机17配置在最远的位置。因此，冷藏库22以地板为支点，利用杠杆原理容易传递压缩机17的振动。但是，本实施方式的冷藏库22能够有效地抑制压缩机17的振动的峰值。因此，即使将压缩机17配置于上部，也能够减小从冷藏库22产生的振动和噪音。
[0127]
[1-3.效果等]
[0128]
如上所述，本实施方式的电机驱动装置30具有压缩机17和压缩机17用于进行压缩动作的无刷dc电机5。电机驱动装置构成为，以使压缩机17的运转开始时的振动与由负载转矩减少引起的振动相互抵消的方式决定无刷dc电机5的启动转矩和旋转开始位置。根据该结构，电机驱动装置30构成为抵消在运转开始时产生的振动振幅的峰值和因负载转矩的减少而发生的急剧加速所产生的振动振幅的峰值。因此，与单独产生上述各个振动振幅的峰值的情况相比，振动振幅的峰值变小。由此，能够将从压缩机17产生的振动抑制得较小。
[0129]
另外，本实施方式的电机驱动装置30构成为具有搜索压缩机17的活塞17b的下止点并使其移动的下止点搜索部11，利用下止点搜索部11使活塞17b移动到下止点之后，使无刷dc电机5移动到旋转开始位置。根据该结构，电机驱动装置30掌握压缩机17的活塞17b的
位置，能够确保得到用于渡过压缩步骤的足够的速度的加速期间。由此，能够实现压缩机17的稳定的启动。
[0130]
另外，本实施方式的电机驱动装置30具有转矩决定部12，转矩决定部12将由下止点搜索部11决定的旋转开始位置作为下止点，决定启动转矩。根据该结构，电机驱动装置30在运转开始时产生的振动的方向与在上止点因负载转矩的减少而产生的振动的产生开始的方向成为相反方向。因此，振动被相互抵消。由此能够更有效地抑制在压缩机17产生的振动。
[0131]
另外，根据上述结构，电机驱动装置30在使活塞17b向下止点移动后，不需要进一步向运转开始位置移动。由此，能够使电机驱动装置30成为更简单的结构。因此，能够实现利用能力较低的价廉的微型计算机进行计算的结构，因此能够降低产品的成本。
[0132]
而且，根据上述结构，电机驱动装置30的活塞17b的启动开始位置固定。因此，用于决定启动转矩的计算变得简单。由此，在事先决定启动转矩的情况下，能够缩短开发期间。另一方面，即使在实时地决定启动转矩的情况下，也能够用价廉的微型计算机在短时间内进行计算。
[0133]
另外，本实施方式的电机驱动装置30在以上止点为基准观察压缩机17的情况下，正转和反转均为非压缩步骤，在以下止点为基准观察的情况下，正转和反转均包括压缩步骤。下止点搜索部11构成为具有使无刷dc电机5正转和反转的步骤。根据该结构，电机驱动装置30不需要根据电流、感应电压等来检测难以检测的低速的无刷dc电机5的位置。即，电机驱动装置30通过使无刷dc电机5以同步运转旋转，能够使活塞17b向下止点移动。由此，能够用价廉的微型计算机可靠地掌握压缩机17的活塞17b的位置。
[0134]
另外，本实施方式的冷藏库22构成为具有上述电机驱动装置30。根据该结构，能够从负载转矩大幅变动的状态启动压缩机17。因此，在冷藏库22停止直至再次开始运转的期间，不需要直到压缩机17的吸入压力与排出压力平衡为止的等待时间。由此，在从停电或冷藏库22的移动等中的电力的供给停止恢复时，能够立即再次开始冷藏库22的库内的冷却。
[0135]
另外，本实施方式的冷藏库22构成为在壳体上部设置有压缩机17。根据该结构，即使冷藏库22中，设置于壳体上部的压缩机的运转开始时产生的振动因杠杆原理而变大，也能够通过电机驱动装置30的驱动来抑制振动向壳体的传递。由此，能够提供静音性高的冷藏库22。另外，在壳体上部的容易成为死区的部分配置压缩机。因此，实际能够使用的库内的收纳容积扩大。由此，能够提供有效收纳容积大、容易使用的冷藏库。
[0136]
以上，使用上述实施方式对本发明的技术进行了说明，但上述的实施方式是用于例示本发明中的技术的说明，因此本发明及其等同的范围内，能够进行各种变更、置换、添加、省略等。
[0137]
工业上的可利用性
[0138]
本发明能够在用于启动负载转矩的变动大的压缩机的电机驱动装置中使用。因此，能够适用于使用了由电机驱动装置启动的压缩机的冷藏库、冷冻库、陈列柜、其他各种制冷装置。
[0139]
附图标记说明
[0140]
1交流电源(电源)
[0141]
2整流电路
[0142]
2a、2b、2c、2d整流二极管
[0143]
3平滑部
[0144]
3e平滑电容器
[0145]
3f电抗器
[0146]
4、205逆变器
[0147]
4a、4b、4c、4d、4e、4f开关元件
[0148]
4g、4h、4i、4j、4k、4l回流电流用二极管
[0149]
5、201无刷dc电机
[0150]
5a转子
[0151]
5b定子
[0152]
6位置检测部
[0153]
7速度检测部
[0154]
8电压检测部
[0155]
9驱动部
[0156]
10输出决定部
[0157]
11下止点搜索部
[0158]
12转矩决定部
[0159]
17、203压缩机
[0160]
17a曲轴
[0161]
17b、202活塞
[0162]
17c缸
[0163]
18二通阀
[0164]
19冷凝器
[0165]
20减压器
[0166]
21蒸发器
[0167]
22冷藏库
[0168]
30电机驱动装置
[0169]
204控制部。