(57)【要約】【課題】電動コンプレッサの停止の度に実行するロジックの軽減を図り、処理の負担と消費電力の抑制を図る。【解決手段】動作中のコンプレッサ１が停止したときに、ロータ５ｂが回転しない程度のごく短時間に亘ってステータ５ｃの各相のコイル５ｄに電流を流れさせて、各相のコイル５ｄを流れた電流からα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβを求め、その値の組み合わせから、テーブルを参照して電動モータ５の電気角度を求める。そして、求めた電気角度が、電動モータ５の脱調や通電停止でコンプレッサ１が停止した場合にしか停止しない回転角度以外の回転角度に対応する電気角度ならば、コンプレッサ１に機械的なロックが発生したと判断する。【選択図】図１６
2018003787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入した気体が圧縮されるコンプレッサ（１）の圧縮機構（３）の回転体（３ｅ）に連結された回転軸（５ａ）を回転させるモータ（５）の制御装置（１５）において、
前記モータ（５）の停止中に該モータ（５）のコイル（５ｄ）に位置検出用電流を通電させて、該コイル（５ｄ）を流れた電流から、前記モータ（５）のステータ（５ｃ）の位置を基準とし前記モータ（５）のロータ（５ｂ）の電気角度に応じた直交座標系の軸電流（ｉα，ｉβ）を検出する軸電流検出手段（１５ｂ）と、
前記軸電流検出手段（１５ｂ）が検出した前記軸電流（ｉα，ｉβ）に対応する前記電気角度を検出する電気角度検出手段（１５ｂ）と、
前記電気角度検出手段（１５ｂ）が検出した前記電気角度を評価して、該評価の結果から、前記コンプレッサ（１）の機械的なロックが発生したことを検出するロック検出手段（１５ｂ）と、
を備えるコンプレッサモータ制御装置（１５）。
【請求項２】
前記コンプレッサ（１）の機械的なロックの発生時にのみ前記ロータ（５ｂ）が停止する回転角度に対応する前記電気角度に関するデータベース（１５ｅ）を記憶する記憶手段（１５ｃ）をさらに備え、前記ロック検出手段（１５ｂ）は、前記電気角度検出手段（１５ｂ）が検出した前記電気角度を前記データベース（１５ｅ）と照合して評価した結果から、前記ロックが発生したことを検出する請求項１記載のコンプレッサモータ制御装置（１５）。
【請求項３】
前記圧縮機構（３）は、前記回転体（３ｅ）の回転方向（Ｘ）に等間隔をおいた複数箇所からそれぞれ突出して該回転体（３ｅ）が内部で回転するシリンダ室（３ｄ）の内周面に摺接するベーン（３３）間の圧縮室（３５）において、前記シリンダ室（３ｄ）内に吸入した気体を圧縮するものであり、前記記憶手段（１５ｃ）は、前記回転体（３ｅ）が前記シリンダ室（３ｄ）の内周面との回転摩擦力により停止する位置の回転角度に対応する前記電気角度を前記データベース（１５ｅ）として記憶する請求項２記載のコンプレッサモータ制御装置（１５）。
【請求項４】
前記ロック検出手段（１５ｂ）は、前記電気角度検出手段（１５ｂ）による前記電気角度の検出後に、前記ロータ（５ｂ）に確認用電流を通電させて前記ロータ（５ｂ）を強制回転させる強制回転手段（１５ｂ）を含んでおり、該強制回転手段（１５ｂ）による強制回転後の前記モータ（５）の停止中に前記軸電流検出手段（１５ｂ）が検出した前記軸電流（ｉα，ｉβ）に対応する、前記電気角度検出手段（１５ｂ）が検出した前記電気角度と、前記強制回転手段（１５ｂ）による強制回転前に前記電気角度検出手段（１５ｂ）が検出した前記電気角度との評価により、前記強制回転手段（１５ｂ）による強制回転前後に前記電気角度検出手段（１５ｂ）がそれぞれ検出した前記電気角度同士が同じである場合に、前記ロックが発生したことを検出する請求項１記載のコンプレッサモータ制御装置（１５）。
【請求項５】
前記強制回転手段（１５ｂ）は、前記ロータ（５ｂ）を前記コンプレッサ（１）の動作時と逆方向に強制回転させる請求項４記載のコンプレッサモータ制御装置（１５）。
【請求項６】
吸引した気体が回転体（３ｅ）の回転により圧縮される圧縮機構（３）と、
前記回転体（３ｅ）に連結された回転軸（５ａ）を回転させるモータ（５）と、
前記モータ（５）を制御する制御装置（１５）とを備えており、
前記制御装置（１５）として、請求項１、２、３、４又は５記載のコンプレッサモータ制御装置（１５）を用いている、
電動コンプレッサ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動コンプレッサとこれを回転させるモータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機構を電動モータで回転駆動させる電動コンプレッサが動作中に停止した場合、その理由としては、回転部分の潤滑不良や異物の噛み込み等による機械的なロックや、電動モータに対する回転速度指令値の急激な変化で生じた過負荷による電動モータの脱調等が考えられる。
【０００３】
電動コンプレッサの停止の原因が電動モータの過負荷にある場合は、電動コンプレッサを再起動させても差し支えない。しかし、原因が機械的なロックにある場合は、原因が解消しない限り再起動させても電動コンプレッサは停止したまま動作せず、むしろ、再起動により電動モータを過電流状態に陥らせて電動コンプレッサの状態をさらに悪化させる可能性がある。
【０００４】
そこで、電動コンプレッサの停止時に、停止が機械的なロックを原因とするものかどうかを確認することは非常に有用であり、そのための方法が従来から提案されている。この提案の方法では、電動コンプレッサの停止時に、電動モータの埋込磁石形（ＩＰＭ：Interior permanent Magnet ）のロータに電気角の３６０°分の高周波電流を流れさせてロータの停止角度を検出した後、直流の強制電流を流れさせる。
【０００５】
機械的なロックが起こっていなければ、直流の強制電流を流れさせることで電動モータが回転して停止角度が変わるはずなので、その後に再び電気角の３６０°分の高周波電流を流れさせてロータの停止角度を検出し、先に検出した停止角度と一致するかどうかを判定する。これにより、機械的なロックが起きた場合にそのことを検出することができる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４４９２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した提案の方法は、電動コンプレッサの停止の度に、交流駆動と直流駆動との組み合わせによる複雑なロジックを実行して行わなければならず、処理の負担が大きいと共に消費電力が大きいというデメリットがある。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、電動コンプレッサの停止の度に実行するロジックの軽減を図り、処理の負担と消費電力の抑制を図ることができるコンプレッサモータ制御装置と、これを用いて好適な電動コンプレッサとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によるコンプレッサモータ制御装置は、
吸入した気体が圧縮されるコンプレッサの圧縮機構の回転体に連結された回転軸を回転させるモータの制御装置において、
前記モータの停止中に該モータのコイルに位置検出用電流を通電させて、該コイルを流れた電流から、前記モータのステータの位置を基準とし前記モータのロータの電気角度に応じた直交座標系の軸電流を検出する軸電流検出手段と、
前記軸電流検出手段が検出した前記軸電流に対応する前記電気角度を検出する電気角度検出手段と、
前記電気角度検出手段が検出した前記電気角度を評価して、該評価の結果から、前記コンプレッサの機械的なロックが発生したことを検出するロック検出手段と、
を備える。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様による電動コンプレッサは、
吸引した気体が回転体の回転により圧縮される圧縮機構と、
前記回転体に連結された回転軸を回転させるモータと、
前記モータを制御する制御装置とを備えており、
前記制御装置として、請求項１、２、３、４又は５記載のコンプレッサモータ制御装置を用いている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電動コンプレッサの停止の度に実行するロジックの軽減を図り、処理の負担と消費電力の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサを示す断面図である。
【図２】図１の圧縮機構の拡大断面図である。
【図３】図１の電動コンプレッサの電気的構成を示す説明図である。
【図４】図１の圧縮機構のロータ回転角度と負荷トルクとの関係を示すグラフである。
【図５】図１の圧縮機構のロータの機械角度とロータが回転摩擦力により停止する回転角度との関係を示すグラフである。
【図６】図１の電動モータのロータが有する磁極の対数を示す説明図である。
【図７】図１の圧縮機構のロータの機械角度と電動モータの電気角度とロータが回転摩擦力により停止する回転角度との関係を示すグラフである。
【図８】図１の電動モータのＵＶＷの各相のコイルを流れる電流のベクトルをステータの位置を基準にしたα軸及びβ軸の直交座標系に変換した場合の各軸電流とロータの機械角度との関係を示すグラフである。
【図９】図８のα軸及びβ軸の各軸電流と電動モータの電気角度との関係を示すグラフである。
【図１０】図８のα軸及びβ軸の各軸電流と電動モータの電気角度とロータが回転摩擦力により停止する回転角度との関係を示すグラフである。
【図１１】図３のモータ制御部が電動モータの電気角度を検出するためにステータのコイルに通電する際のインバータ回路の状態を示す説明図である。
【図１２】図１１のインバータ回路に対するモータ制御部のスイッチング波形と電動モータのコイルを流れた電流の波形との関係を示すグラフである。
【図１３】図３のモータ制御部が行った通電により求めた電動モータのコイルのα軸電流及びβ軸電流を示すグラフである。
【図１４】図３のモータ制御部がコンプレッサの停止時に行う制御の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１４の電気角度検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１の圧縮機構のロータの機械角度とロータが回転摩擦力により停止する回転角度とコンプレッサの機械的なロック時にロータが停止する回転角度との関係を示す説明図である。
【図１７】本発明の他の実施形態に係る電動コンプレッサにおける図３のモータ制御部がコンプレッサの停止時に行う制御の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明をベーンロータリー式の圧縮機構を有する電動コンプレッサに適用した場合の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係る電動コンプレッサの概略構成を示す正断面図、図２は図１の圧縮機構の拡大断面図である。なお、本実施形態では、３つのベーンを有するベーンロータリー式の圧縮機構を有する電動コンプレッサを例に取って説明する。図１に示す本実施形態の電動コンプレッサ１は、回転式の圧縮機構３を電動モータ５で駆動して冷媒を圧縮するものである。
【００１５】
そして、電動コンプレッサ１（請求項中のコンプレッサに相当）は、圧縮機構３及び電動モータ５の他、これらが収容されるハウジング７、及び、コントローラ１５を有している。
【００１６】
圧縮機構３は、一対のサイドブロック３ａ，３ｂと、これらによって挟持されたシリンダブロック３ｃと、シリンダブロック３ｃの内部に形成された楕円形のシリンダ室３ｄに収容した円柱状のロータ３ｅとを有している。
【００１７】
ロータ３ｅ（請求項中の回転体に相当）は、サイドブロック３ａ，３ｂの軸受部３ｆ，３ｇで軸受された電動モータ５の回転軸５ａに取り付けられており、図２に示すように、ロータ３ｅの周面に開口する３つのベーン溝３１には、ロータ３ｅの周面から出没可能にベーン３３がそれぞれ支持されている。ベーン溝３１及びベーン３３は、ロータ３ｅの回転方向Ｘ（正方向）に１２０゜ずつ間隔をおいて配置されている。
【００１８】
ロータ３ｅが電動モータ５によりシリンダ室３ｄ内で回転方向Ｘ（正方向）に回転されると、ロータ３ｅの各ベーン３３がシリンダ室３ｄの内周面に倣ってベーン溝３１から出没し、ロータ３ｅと隣り合う２つのベーン３３とシリンダ室３ｄとで構成される圧縮室３５の容積が変化する。
【００１９】
そして、圧縮室３５の容積が増加する間に、サイドブロック３ａに形成した吸入口（図示せず）を通じて低圧の冷媒が吸入され、吸入された冷媒が、圧縮室３５の容積の減少に伴い圧縮される。圧縮された高圧の冷媒は、シリンダブロック３ｃの吐出ポート３ｌの吐出弁３ｍを開弁させ、さらに、サイドブロック３ｂに形成した吐出口（図示せず）から吐出される。
【００２０】
図１に示すように、電動モータ５（請求項中のモータに相当）は、回転軸５ａに取り付けられたロータ５ｂ（請求項中のロータに相当）と、ロータ５ｂの外側に配置されたステータ５ｃとを有している。ステータ５ｃは複数の極に対応したティース（図示せず）を有しており、各ティースにはコイル５ｄがそれぞれ巻回されている。電動モータ５は、各コイル５ｄに所定のパターンで電圧を印加することでステータ５ｃに回転磁界を発生させることで、ロータ５ｂを回転させる。
【００２１】
ハウジング７は、一端が閉塞された円筒状を呈している。このハウジング７には圧縮機構３が収容されており、収容された圧縮機構３によりハウジング７の内部は、サイドブロック３ｂが露出する閉塞側の密閉された吐出室７ａと、サイドブロック３ａが露出する開口側の吸入室７ｂとに仕切られている。吸入室７ｂには電動モータ５が収容されており、吸入室７ｂは、ハウジング７の開口７ｃに取り付けた蓋部９によって密閉されている。
【００２２】
上述した吸入室７ｂは、圧縮機構３によって圧縮する低温低圧の冷媒が、電動コンプレッサ１の外部（例えば、冷凍サイクルの蒸発器）から不図示の吸入ポートを介して吸入される空間である。
【００２３】
また、圧縮機構３によって吸入室７ｂと気密に仕切られた吐出室７ａは、圧縮機構３によって圧縮された高温高圧の冷媒を、不図示の吐出ポートを介して電動コンプレッサ１の外部（例えば、冷凍サイクルの凝縮器）に吐出する空間である。この吐出室７ａの下部には、潤滑油１１が貯留される液溜まり部７ｄが形成されている。この液溜まり部７ｄには、吐出室７ａ内の液相の冷媒（図示せず）も滞留される。
【００２４】
液溜まり部７ｄの潤滑油１１は、吐出室７ａの冷媒の圧力によりサイドブロック３ａ，３ｂの軸受部３ｆ，３ｇに供給されて、軸受部３ｆ，３ｇが軸受する回転軸５ａの潤滑に用いられる。軸受部３ｆ，３ｇは、サイドブロック３ａ，３ｂの回転軸５ａが貫通する貫通孔の内周面に形成された環状溝からなる。
【００２５】
サイドブロック３ａの軸受部３ｆには、サイドブロック３ｂの通路３ｈと、シリンダブロック３ｃの通路３ｉと、サイドブロック３ａの通路３ｊとを介して、液溜まり部７ｄの潤滑油１１が供給される。サイドブロック３ｂの軸受部３ｇには、サイドブロック３ｂの通路３ｋを介して液溜まり部７ｄの潤滑油１１が供給される。
【００２６】
サイドブロック３ａ，３ｂの軸受部３ｆ，３ｇに供給された潤滑油１１は、回転軸５ａとの隙間を経て吸入室７ｂに流入し、吸入室７ｂの底部に溜まる。吸入室７ｂの底部には、吸入室７ｂに吸入された液相の冷媒も溜まる。吸入室７ｂの底部に溜まった潤滑油１１や液相の冷媒は、吸入室７ｂの冷媒の流れに乗って圧縮機構３のシリンダ室３ｄに吸入され、ここで圧縮された高圧の冷媒に混じって吐出室７ａに吐出される。
【００２７】
そこで、吐出室７ａには、高圧の冷媒から潤滑油１１を分離する油分離器７ｅが設けられている。油分離器７ｅによって冷媒から分離された潤滑油１１は、吐出室７ａ内の液相の冷媒（図示せず）と共に、吐出室７ａの下部の液溜まり部７ｄに滞留される。
【００２８】
コントローラ１５（請求項中の制御装置及びコンプレッサモータ制御装置に相当）は、図３の説明図に示すように、インバータ回路１５ａとモータ制御部１５ｂとを有している。
【００２９】
インバータ回路１５ａは、直流電源１３の電力を交流に変換して電動モータ５のステータ５ｃのＵ，Ｖ，Ｗ各相のコイル５ｄに供給するものである。そして、インバータ回路１５ａは、各相のコイル５ｄに対応する上アーム及び下アームの電力用スイッチング素子として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor 、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）Ｑ１〜Ｑ６を有している。
【００３０】
なお、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 、電界効果トランジスタ）等のパワートランジスタに置き換えてもよい。
【００３１】
モータ制御部１５ｂ（請求項中の軸電流検出手段、電気角度検出手段及び起動制御手段に相当）は、電動モータ５のステータ５ｃに回転磁界を発生させるための所定のパターンによる各コイル５ｄへの電圧印加を制御するもので、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。
【００３２】
モータ制御部１５ｂは、ロータ５ｂが一定の回転速度に達した後の定常期間において、各コイル５ｄへの電圧印加をセンサレスベクトル制御によって行う。センサレスベクトル制御では、ステータ５ｃの励磁されていない相のコイル５ｄを流れる誘導電流又は電圧を利用してロータ５ｂの回転角度をセンサレスで特定し、ロータ５ｂの回転角度に合わせて回転磁界が回転するように、各コイル５ｄに電圧が印加される。
【００３３】
一方、ロータ５ｂが回転し始めてから一定の回転速度に達するまでの始動期間には、ステータ５ｃのコイル５ｄを流れる誘導電流又は電圧が小さいので、これを利用してロータ５ｂの回転角度を特定することができない。そこで、モータ制御部１５ｂは、始動期間において、各コイル５ｄへの電圧印加を同期制御（同期運転）によって行う。同期制御では、回転角度が不明なロータ５ｂがステータ５ｃに発生する回転磁界の回転に同期して回転するように、各コイル５ｄに電圧が印加される。
【００３４】
なお、同期制御時には、モータ制御部１５ｂは、圧縮機構３のロータ３ｅの始動トルクを上回るトルクが発生するように、ステータ５ｃのＵ，Ｖ，Ｗの各相のコイル５ｄに電圧を印加して、電動コンプレッサ１の起動が失敗しないようにする必要がある。
【００３５】
ところで、図４のグラフに示すように、ロータ３ｅの負荷トルクは、ロータ３ｅの回転角度によって変動する。ロータ３ｅの回転角度によって負荷トルクが変動するのは、ロータ３ｅの回転に伴いシリンダ室３ｄ内の隣り合う２つのベーン３３，３３間の圧縮室３５の容積が変化し、圧縮室３５内の冷媒が圧縮されて圧力上昇するのに起因している。
【００３６】
つまり、圧縮室３５に冷媒が吸入されるときのロータ３ｅの回転角度では、圧縮室３５内の冷媒圧力が低いのでロータ３ｅの負荷トルクは低い。一方、吸入された冷媒が圧縮室３５内で吐出寸前まで圧縮されたときのロータ３ｅの回転角度では、圧縮室３５内の冷媒圧力が高いのでロータ３ｅの負荷トルクは高い。このため、ロータ３ｅの負荷トルクの変動は、ロータ３ｅの回転に連動した周期で変動する。
【００３７】
また、電動モータ５を停止した際にロータ３ｅは、吐出室７ａの冷媒圧力と吸入室７ｂの冷媒圧力との差圧によって逆方向に回転（逆回転）する。シリンダ室３ｄの内周面に対するベーン３３の摺動によりロータ３ｅに対してかかる回転摩擦力が、吐出室７ａの冷媒圧力と吸入室７ｂの冷媒圧力との差圧を超えると、ロータ３ｅの逆回転が停止する。
【００３８】
そして、本実施形態の電動コンプレッサ１では、ロータ３ｅの周面に１２０゜間隔で形成した３つのベーン溝３５から突出した３つのベーン３３がシリンダ室３ｄの内周面をそれぞれ摺動する。このため、電動モータ５の停止後に逆回転したロータ３ｅがベーン３３とシリンダ室３ｄの内周面との回転摩擦力（ベーンフリクション）により停止する位置は、図５のグラフに示すように、ロータ３ｅが１回転する間に１２０゜間隔で３箇所存在する。
【００３９】
ロータ５ｂの回転角度を検出する方法としては、電動モータ５のロータ５ｂがステータ５ｃのＵ，Ｖ，Ｗの各相のコイル５ｄに通電した際にコイル５ｄを実際に流れた電流から検出される、電動モータ５の電気角度を用いることが考えられる。
【００４０】
ここで、電動モータ５の電気角度は、ロータ５ｂの永久磁石による磁極の対数（極対数）をロータ５ｂの回転角度に乗じた角度である。本実施形態では、図６の説明図に示すように、ロータ５ｂがＳ極とＮ極との対を２つ有しているので、極対数が２つであるロータ５ｂの回転角度に対して電動モータ５の電気角度は、図７のグラフに示すように、２倍の角度となる。
【００４１】
ところで、ステータ５ｃのコイル５ｄを流れた電流から電動モータ５の電気角度を求める際には、コイル５ｄを流れた電流のベクトルを座標変換により、ステータ５ｃの位置を基準とする直交座標系（α軸、β軸）のベクトルに変換する。
【００４２】
座標変換後の直交座標系における各軸の電流（α軸電流ｉα、β軸電流ｉβ）は、図８のグラフに示すように、電動モータ５の電気角度の２倍の周期で変化する。このような変化は、電動モータ５が、図６に示すような、永久磁石を内部に埋め込んだ埋込磁石形（ＩＰＭ：Interior permanent Magnet ）のロータ５ｂを用いたＩＰＭモータである場合に顕著となる。これは、電動モータ５のモータトルクがマグネットトルクとリラクタンストルクとを合成したものとなるからである。
【００４３】
また、永久磁石を表面に露出させた表面磁石形(ＳＰＭ：Surface Permanent Magnet ）のロータ５ｂを用いたＳＰＭモータでも、モータトルクが若干のリラクタンストルクを含んでいる。このため、電動モータ５がＳＰＭモータである場合でも、図８のグラフに示す変化よりも振幅は小さいものの、α軸電流ｉαやβ軸電流ｉβの周期的な変化が生じる。
【００４４】
そして、電動モータ５の脱調や通電停止により圧縮機構３のロータ３ｅがベーン３３とシリンダ室３ｄの内周面との回転摩擦力で停止する３つの回転角度に対応する電気角度では、各電気角度に対応するα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβの値は、図１０のＣ，Ｄ，Ｅの各点のように、それぞれ異なる値の組み合わせとなる。
【００４５】
そこで、本実施形態の電動コンプレッサ１では、電動モータ５を起動する前にモータ制御部１５ｂが、ロータ５ｂが回転しない程度のごく短時間に亘って、電動モータ５の電気角度を検出するための通電を、ステータ５ｃの各相のコイル５ｄに対して行う。
【００４６】
この通電では、例えば１シャント方式を利用し、図１１の説明図に示すパターンでインバータ回路１５ａのＩＧＢＴＱ１，Ｑ５，Ｑ６をオンさせるための、図１２のグラフの上部に示すパルス信号を、モータ制御部１５ｂが出力する。これにより、図１２のグラフの下部に示す波形の電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）がステータ５ｃのＵ，Ｖ，Ｗの各相のコイル５ｄを流れたら、その電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）からモータ制御部１５ｂが、図１２に示す変換式を用いてα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβの値を求める。
【００４７】
そして、モータ制御部１５ｂは、内部の不図示のメモリ１５ｃに予め記憶させてあるテーブル１５ｄを参照して、モータ制御部１５ｂが求めたα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβの組み合わせに対応する電動モータ５の電気角度を特定する。このテーブル１５ｄでは、α軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβの組み合わせと、圧縮機構３のロータ３ｅがベーン３３とシリンダ室３ｄの内周面との回転摩擦力により停止する電動モータ５の電気角度とが対応付けられている。
【００４８】
ここで、α軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβの値の組み合わせが、図１３のグラフ中のａ点におけるα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβの値であったならば、モータ制御部１５ｂは、その値の組み合わせに対応する電動モータ５の電気角度が、図３のテーブル１５ｄに定義されているか否かを確認する。
【００４９】
そして、モータ制御部１５ｂは、α軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβの値の組み合わせに対応する電動モータ５の電気角度が図３のテーブル１５ｄに定義されている場合は、その電気角度を、後述する手順により電動コンプレッサ１が停止した原因を判定するのに利用する。
【００５０】
なお、圧縮機構３のロータ３ｅがベーン３３とシリンダ室３ｄの内周面との回転摩擦力により停止する回転角度と、その回転角度にロータ３ｅがあるときの、電動モータ５の各電気角度にそれぞれ対応するα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβは、電動モータ５のロータ５ｂの対極数とベーン３３の枚数とによって定まる。
【００５１】
モータ制御部１５ｂは、動作中の電動コンプレッサ１が停止した際に、その原因を判定する処理を行う。モータ制御部１５ｂが判定する原因とは、電動コンプレッサ１の特に圧縮機構３や電動モータ５等の回転部分に生じた機械的なロックや、電動モータ５の脱調時及び通電停止による通常の停止時にシリンダ室３ｄの内周面とベーン３３との間に生じた、吐出室７ａの冷媒圧力と吸入室７ｂの冷媒圧力との差圧を超えた回転摩擦力（ベーンフリクション）である。
【００５２】
以下、動作中の電動コンプレッサ１が停止した際にモータ制御部１５ｂがその原因を判定する際の処理の手順について、図１４及び図１５のフローチャートを参照して説明する。
【００５３】
まず、モータ制御部１５ｂは、図１４に示すフローチャートの処理を、周期的に繰り返し実行する。そして、モータ制御部１５ｂはまず、動作中の電動コンプレッサ１が停止したか否かを確認する（ステップＳ１）。
【００５４】
動作中の電動コンプレッサ１が停止したことは、例えば、モータ制御部１５ｂがコントローラ１５から電動モータ５のトルクや回転数の指令値（但し、ゼロ以外）を受け取っている状態で、電動モータ５側からの回転パルスの入力が途絶えたこと等によって認識することができる。
【００５５】
そして、動作中の電動コンプレッサ１が停止していない場合は（ステップＳ１でＮＯ）、一連の処理を終了し、停止している場合は（ステップＳ１でＹＥＳ）、モータ制御部１５ｂは、電動モータ５のロータ５ｂの電気角度を検出処理を実行する（ステップＳ３）。
【００５６】
この電気角度検出処理では、図１５に示すように、モータ制御部１５ｂは、電動モータ５の電気角度を検出するための通電を、ステータ５ｃのＵ，Ｖ，Ｗの各相のコイル５ｄに対して短時間行う（ステップＳ２１）。
【００５７】
次に、モータ制御部１５ｂは、各相のコイル５ｄを流れた電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）から図１２に示す変換式を用いてα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβを求め（ステップＳ２３）、さらに、図３のテーブル１５ｄを参照して電動モータ５の電気角度を求める（ステップＳ２５）。そして、電気角度検出処理を終了して図１４のフローチャートの手順に戻る。
【００５８】
図１４に示すステップＳ３の電気角度検出処理の終了後に、モータ制御部１５ｂは、評価処理（ステップＳ５）を行う。ステップＳ５の評価処理では、モータ制御部１５ｂは、ステップＳ３で検出した電気角度が、電動コンプレッサ１の機械的なロックの発生時にのみロータ５ｂが停止する回転角度に対応する電気角度と一致するか否かを確認する。
【００５９】
なお、本実施形態では、図３に示すモータ制御部１５ｂのメモリ１５ｃに、電動コンプレッサ１の機械的なロックの発生時にのみロータ５ｂが停止する回転角度に対応する電気角度のデータベース１５ｅが記憶されている。
【００６０】
データベース１５ｅとしてメモリ１５ｃに記憶されているのは、本実施形態では、図５に示す、ロータ３ｅがベーン３３とシリンダ室３ｄの内周面との回転摩擦力により停止する、１２０゜間隔で３箇所存在するロータ５ｂの停止位置の電気角度である。
【００６１】
したがって、電動モータ５が脱調により停止した場合や、電動モータ５への通電停止によりコンプレッサ１が正常に停止した場合には、図１６の説明図に示すように、データベース１５ｅの電気角度以外の回転角度にロータ３ｅは停止しない。データベース１５ｅの電気角度以外の回転角度にロータ３ｅが停止したら、それは、コンプレッサ１の機械的なロックの発生でロータ３ｅが停止したことに他ならない。そこで、ステップＳ５の評価処理は、データベース１５ｅの回転角度との一致、不一致を確認することで行われる。
【００６２】
ステップＳ５の評価処理の後、モータ制御部１５ｂは、電動コンプレッサ１の機械的なロックの発生を検出したか否かを確認する（ステップＳ７）。ここで、ステップＳ５の評価処理において、ステップＳ３で検出した電気角度がメモリ１５ｃのデータベース１５ｅの電気角度と一致しなかったら、ロックの発生を検出したことになり、一致したら、ロックの発生を検出していないことになる。
【００６３】
そして、ロックの発生を検出していない場合は（ステップＳ７でＮＯ）、モータ制御部１５ｂは、ロックの発生がないと判断して（ステップＳ９）、一連の処理を終了する。また、ロックの発生を検出した場合は（ステップＳ７でＹＥＳ）、ロックが発生したと判断して（ステップＳ１１）、一連の処理を終了する。
【００６４】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図１５のフローチャートにおけるステップＳ２３が、請求項中の軸電流検出手段に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図１５中のステップＳ２５が、請求項中の電気角度検出手段に対応する処理となっている。
【００６５】
さらに、本実施形態では、図１４のフローチャートにおけるステップＳ７が、請求項中のロック検出手段に対応する処理となっている。
【００６６】
このように、本実施形態のコントローラ１５によれば、動作中のコンプレッサ１が停止したときに、ロータ５ｂが回転しない程度のごく短時間に亘ってステータ５ｃの各相のコイル５ｄに電流を流れさせて、各相のコイル５ｄを流れた電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）からα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβを求め、その値の組み合わせから、テーブル１５ｄを参照して電動モータ５の電気角度を求めるようにした。
【００６７】
そして、求めた電気角度が、モータ制御部１５ｂのメモリ１５ｃに記憶させたデータベース１５ｅの、電動モータ５の脱調や通電停止でコンプレッサ１が停止した場合にしか停止しない回転角度以外の回転角度に対応する電気角度ならば、コンプレッサ１に機械的なロックが発生したと判断するようにした。
【００６８】
このため、電動モータ５のステータ５ｃの各相のコイル５ｄに短時間通電させて電気角度を検出しデータベース１５ｅの電気角度と照合するという簡単なロジックを実行するだけで、消費電力を抑制しつつコンプレッサ１に機械的なロックが発生したことを検出することができる。
【００６９】
なお、上述した実施形態では、ステップＳ３で検出した電気角度をデータベース１５ｅの電気角度と照合して、電動コンプレッサ１の機械的なロックの発生を検出したが、データベース１５ｅを用いずに、ステップＳ３で検出した電気角度を用いて電動コンプレッサ１の機械的なロックの発生を検出することもできる。
【００７０】
以下、そのようにロック検出を行う本発明の他の実施形態について、図１７を参照して説明する。図１７は、本発明の他の実施形態に係る電動コンプレッサが動作中に停止した際にモータ制御部１５ｂがその原因を判定する際の処理の手順を示すフローチャートである。モータ制御部１５ｂは、図１７に示すフローチャートの処理を、周期的に繰り返し実行する。
【００７１】
そして、モータ制御部１５ｂはまず、図１４のフローチャートに示す手順と同様に、動作中の電動コンプレッサ１が停止したか否かを確認し（ステップＳ１）、停止していない場合は（ステップＳ１でＮＯ）、一連の処理を終了する。
【００７２】
一方、動作中の電動コンプレッサ１が停止した場合に（ステップＳ１でＹＥＳ）、モータ制御部１５ｂは、電動モータ５のロータ５ｂの電気角度を検出処理を実行する（ステップＳ３）。ここでモータ制御部１５ｂが行う電気角度検出処理は、図１５のフローチャートを参照して説明した内容の処理である。
【００７３】
そして、ステップＳ３の電気角度検出処理の終了後に、モータ制御部１５ｂは、ロータ５ｂを強制的に回転させるための確認用電流を各相のコイル５ｄに流れさせる電動モータ５の強制転流運転を一定期間行う（ステップＳ１３）。
【００７４】
なお、ステップＳ１３において強制転流運転を行う期間は、例えば、ステップＳ３で検出したロータ５ｂの電気角度から、ロータ５ｂが制御上で５０゜〜６０゜程度回転する程度の期間で良い。
【００７５】
また、ステップＳ１３の強制転流運転では、コンプレッサ１を通常に動作させるときの通電方向（電気角度が増える方向）に、確認用電流を各相のコイル５ｄに流れさせてもよい。しかし、通常動作の通電方向とは逆の通電方向で確認用電流を各相のコイル５ｄに流れさせてもよい。
【００７６】
即ち、電動モータ５への通電停止によりコンプレッサ１が停止した場合には、吐出室７ａの冷媒圧力と吸入室７ｂの冷媒圧力との差圧によってロータ３ｅが逆方向に回転（逆回転）する。ロータ３ｅの逆回転は、ベーン３３とシリンダ室３ｄの内周面との回転摩擦力（ベーンフリクション）が、吐出室７ａの冷媒圧力と吸入室７ｂの冷媒圧力との差圧を上回ると停止する。
【００７７】
このため、ステップＳ１３の強制転流運転を、コンプレッサ１を通常に動作させるときの通電方向とは逆方向に確認用電流を各相のコイル５ｄに流れさせれば、吐出室７ａの冷媒圧力が吸入室７ｂの冷媒圧力と均圧される前の吸入室７ｂの冷媒圧力よりも高圧である状態でも、少ない確認用電流でロータ３ｅを容易に強制回転させることができる。
【００７８】
ステップＳ１３の強制転流運転の後、モータ制御部１５ｂは、電動モータ５のロータ５ｂの電気角度を検出処理を実行する（ステップＳ１５）。この電気角度検出処理では、ステップＳ３で行った電気角度の検出処理と同じく、図１５に示す内容で行う。
【００７９】
図１７に示すステップＳ１５の電気角度検出処理の終了後に、モータ制御部１５ｂは、評価処理（ステップＳ１７）を行う。ステップＳ１７の評価処理は、モータ制御部１５ｂが、ステップＳ１３の強制転流処理後のステップＳ１５で検出した電気角度と、ステップＳ１３の強制転流処理前のステップＳ３で検出した電気角度との一致、不一致を確認することで行われる。
【００８０】
ステップＳ１７の評価処理の後、モータ制御部１５ｂは、電動コンプレッサ１の機械的なロックの発生を検出したか否かを確認する（ステップＳ１９）。ここで、ステップＳ１７の評価処理において、ステップＳ３とステップＳ１５とでそれぞれ検出した電気角度が一致したら、ロックの発生を検出したことになり、一致しなかったら、ロックの発生を検出しなかったことになる。
【００８１】
そして、ロックの発生を検出しなかった場合は（ステップＳ１９でＮＯ）、モータ制御部１５ｂは、ロックの発生がないと判断して（ステップＳ２１）、一連の処理を終了する。また、ロックの発生を検出した場合は（ステップＳ１９でＹＥＳ）、ロックが発生したと判断して（ステップＳ２３）、一連の処理を終了する。
【００８２】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図１７のフローチャートにおけるステップＳ１９が、請求項中のロック検出手段に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図１７中のステップＳ１３が、請求項中の強制回転手段に対応する処理となっている。
【００８３】
このように、本実施形態のコントローラ１５によれば、動作中のコンプレッサ１が停止したときに、ロータ５ｂが回転しない程度のごく短時間に亘ってステータ５ｃの各相のコイル５ｄに電流を流れさせて、各相のコイル５ｄを流れた電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）からα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβを求め、その値の組み合わせから、電動モータ５の電気角度を求めるようにした。
【００８４】
そして、電動モータ５のロータ５ｂを強制転流させる確認用電流の通電後に、停止時と同じ方法で電動モータ５の電気角度を求め、停止時に求めた電気角度と同じであれば、コンプレッサ１に機械的なロックが発生したと判断するようにした。
【００８５】
このため、ステップＳ３及びステップＳ１５でそれぞれ検出した強制転流処理前後の電気角度の一致、不一致で、コンプレッサ１に機械的なロックが発生したか否かを確認するだけで、消費電力を抑制しつつコンプレッサ１に機械的なロックが発生したことを検出することができる。
【００８６】
そして、本実施形態では、メモリ１５ｃにデータベース１５ｅを記憶させておく必要をなくすことができる。
【００８７】
なお、図１４のフローチャートにおけるステップＳ７の結果、ロックの発生を検出していない場合に（ステップＳ７でＮＯ）、図１７のステップＳ１３以降の処理を続けて行う構成としても良い。
【００８８】
また、本実施形態では、シリンダ室３ｄ内でロータ３ｅを回転させるベーンロータリー式の圧縮機構３を有する電動コンプレッサ１に本発明を適用した場合を例に取って説明した。しかし、本発明は、例えば、可動スクロールを固定スクロールに対して回転させて気体を圧縮するスクロール方式のコンプレッサ等、回転体を回転させることで気体を吸入して圧縮する回転式の圧縮機構を有するコンプレッサをモータで回転させる場合に広く適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、冷媒の圧縮機構を電動モータで回転させる電動コンプレッサにおいて利用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  電動コンプレッサ（コンプレッサ）
３  圧縮機構
３ａ，３ｂ  サイドブロック
３ｃ  シリンダブロック
３ｄ  シリンダ室
３ｅ  ロータ（回転体）
３ｆ，３ｇ  軸受部
３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ  通路
３ｌ  吐出ポート
３ｍ  吐出弁
５  電動モータ（モータ）
５ａ  回転軸
５ｂ  ロータ（ロータ）
５ｃ  ステータ
５ｄ  コイル
７  ハウジング
７ａ  吐出室
７ｂ  吸入室
７ｃ  開口
７ｄ  油溜まり部
７ｅ  油分離器
９  蓋部
１１  潤滑油
１３  直流電源
１５  コントローラ（制御装置、コンプレッサモータ制御装置）
１５ａ  インバータ回路
１５ｂ  モータ制御部（軸電流検出手段、電気角度検出手段、ロック検出手段、強制回転手段）
１５ｃ  メモリ（記憶手段）
１５ｄ  テーブル
１５ｅ  データベース
３１  ベーン溝
３３  ベーン
３５  圧縮室
ｉα  α軸電流
ｉβ  β軸電流
Ｑ１〜Ｑ６  ＩＧＢＴ
Ｘ  回転方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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