(57)【要約】【課題】始動時に同期制御によって高いトルクを発生させる。【解決手段】ロータ５ｂが同期制御で回転駆動される始動期間中には、ダンパユニット１３の開閉弁１３ｇが開弁され、ケース１３ａのオイル室１３ｂに潤滑油１１が貯留される。このとき、ロータ５ｂの回転軸５ａに取り付けたダンパユニット１３のギアブロック１３ｃは、オイル室１３ｂ内の潤滑油１１中で回転軸５ａと共に回転し、潤滑油１１からの粘性抵抗力を各ギア歯１３ｄの表面に受ける。この粘性抵抗力は、回転軸５ａ及びギアブロック１３ｃの回転速度が速いほど大きく遅いほど小さい。つまり、始動期間中のロータ５ｂは、オイル室１３ｂの潤滑油１１中でギアブロック１３ｃが回転する際に受ける粘性抵抗力により、ロータ５ｂの回転速度が速いほど大きく遅いほど小さい制動力を受ける。したがって、始動期間中にロータ５ｂの脈動が抑制され、電動モータ５の出力トルクが平滑化される。【選択図】図２
2016086497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（５ｃ）と、
前記ステータ（５ｃ）に発生する回転磁界により、少なくとも、一定の回転速度に達するまでの始動期間中は、同期制御で回転駆動されるロータ（５ｂ）と、
前記ロータ（５ｂ）の回転速度に対して正の相関を有する大きさの制動力を前記ロータ（５ｂ）に付与するダンパユニット（１３）と、
を備えることを特徴とする同期電動機（５）。
【請求項２】
前記制動力の最大値は、前記始動期間において前記ロータ（５ｂ）の回転に発生する脈動によるトルク変動の最大振幅分のトルク以下であることを特徴とする請求項１記載の同期電動機（５）。
【請求項３】
前記ダンパユニット（１３）は、前記ロータ（５ｂ）の回転軸（５ａ）の周面に該ロータ（５ｂ）の周方向に複数並べて突設された突起（１３ｄ）と、前記複数の突起（１３ｄ）が内部に収容され前記回転軸（５ａ）が回転可能に貫通したケース（１３ａ）と、該ケース（１３ａ）に収容され前記ロータ（５ｂ）の回転中に前記突起（１３ｄ）に粘性抵抗力を付与する流体（１１）とを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の同期電動機（５）。
【請求項４】
前記始動期間において前記制動力が前記ロータ（５ｂ）に付与され、前記ロータ（５ｂ）が前記一定の回転速度に達した後の前記ロータ（５ｂ）がセンサレスベクトル制御で回転制御される定常期間において、前記制動力の前記ロータ（５ｂ）に対する付与が停止されるように、前記ダンパユニット（１３）の動作状態を前記始動期間と前記定常期間とで切り替える切替ユニット（１３ｇ，１７）をさらに備えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の同期電動機（５）。
【請求項５】
前記ダンパユニット（１３）は、
前記ロータ（５ｂ）の回転軸（５ａ）の周面に該ロータ（５ｂ）の周方向に複数並べて突設された突起（１３ｄ）と、
前記複数の突起（１３ｄ）が内部に収容され前記回転軸（５ａ）が回転可能に貫通したケース（１３ａ）と、
前記ロータ（５ｂ）の回転中に前記ケース（１３ａ）内で前記突起（１３ｄ）に粘性抵抗力を付与するダンピングオイルとしての、前記回転軸５ａの軸受部（３ｆ，３ｇ）に供給される潤滑油（１１）の前記ケース（１３ａ）に対する供給及び排出を行う供給排出機構（１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ）と、
を備えており、
前記供給排出機構（１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ）は、前記始動期間において前記潤滑油（１１）を前記ケース（１３ａ）に供給して該ケース（１３ａ）内に貯留させ、前記ロータ（５ｂ）が前記一定の回転速度に達した後の該ロータ（５ｂ）がセンサレスベクトル制御で回転制御される定常期間において、前記潤滑油（１１）の前記ケース（１３ａ）に対する供給を停止させて該ケース内の前記潤滑油をケース外に排出させる、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の同期電動機（５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータに発生する回転磁界によりロータが回転駆動される同期電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータに発生する回転磁界によりロータが回転駆動される同期電動機においては、ロータの位置をセンサレスで特定するセンサレスベクトル制御が行われる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
センサレスベクトル制御では、ロータの回転位置に応じてステータのコイルに印加する電圧を調整するので、省電力で効率的にロータを回転させ、また、ステータの発熱等を抑制することができる。
【０００４】
但し、始動時にステータのコイルを流れる誘導電流は、ロータの回転量が小さいため微弱であり、ロータの回転位置を特定するには不十分である場合がある。そこで、同期電動機の始動時には同期制御を行って、ステータの励磁する極を一定の周波数で強制的に移動させ、ロータの回転速度がある程度上昇したら、同期制御からセンサレスベクトル制御に切り替えることが行われている。
【０００５】
なお、ロータの回転位置が分からない同期制御時には、ステータの回転磁界とロータの対応する極との位置ずれが最大の時に最大トルクが発生する。この最大トルクは、ロータを回転させるのに十分な大きさである必要がある。トルクの大きさはステータのコイルに流す電流が大きいほど増えるので、同期制御時のステータコイル電流はできるだけ大きくすることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２５５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、同期制御による駆動で回転し始めた始動時のロータは、ステータに発生する回転磁界の回転に、ロータの対応する極が追いつくように回転する。このとき、ロータには、回転磁界の回転に追いつこうとする際の正の加速度と、ある程度追いついて回転磁界に磁気的に吸引される際の負の加速度とが、繰り返し交互に働く。つまり、始動時のロータの回転には脈動が生じる。
【０００８】
ロータの回転に脈動が生じると、同期電動機の出力トルクが脈動する。ここで、同期電動機の最大トルクは、通常は熱的な制約から、ロータのコイルを流れる電流の最大値で制限されている。このため、脈動によって出力トルクが上がっても、出力トルクが最大トルクを超えるような脈動が起こる状態で同期電動機を運転することはできない。したがって、同期電動機の実効的な出力トルクは、ステータコイル電流の最大値で決まる最大トルクをピーク値として脈動する出力トルクの平均値となる。このため、始動時に発生するトルクが低くなり、同期電動機の始動時に求められるトルクに対する要求が満たせなくなってしまう。
【０００９】
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、始動時に同期制御によって高いトルクを発生させることができる同期電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の同期電動機は、
ステータと、
前記ステータに発生する回転磁界により、少なくとも、一定の回転速度に達するまでの始動期間中は、同期制御で回転駆動されるロータと、
前記ロータの回転速度に対して正の相関を有する大きさの制動力を前記ロータに付与するダンパユニットと、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載した本発明の同期電動機は、請求項１に記載した本発明の同期電動機において、前記制動力の最大値は、前記始動期間において前記ロータの回転に発生する脈動によるトルク変動の最大振幅分のトルク以下であることを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項３に記載した本発明の同期電動機は、請求項１又は２に記載した本発明の同期電動機において、前記ダンパユニットは、前記ロータの回転軸の周面に該ロータの周方向に複数並べて突設された突起と、前記複数の突起が内部に収容され前記回転軸が回転可能に貫通したケースと、該ケースに収容され前記ロータの回転中に前記突起に粘性抵抗力を付与する流体とを有していることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載した本発明のコンプレッサは、請求項１、２又は３に記載した本発明のコンプレッサにおいて、前記始動期間において前記制動力が前記ロータに付与され、前記ロータが前記一定の回転速度に達した後の前記ロータがセンサレスベクトル制御で回転制御される定常期間において、前記制動力の前記ロータに対する付与が停止されるように、前記ダンパユニットの動作状態を前記始動期間と前記定常期間とで切り替える切替ユニットをさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項５に記載した本発明のコンプレッサは、請求項１又は２に記載した本発明のコンプレッサにおいて、
前記ダンパユニットは、
前記ロータの回転軸の周面に該ロータの周方向に複数並べて突設された突起と、
前記複数の突起が内部に収容され前記回転軸が回転可能に貫通したケースと、
前記ロータの回転中に前記ケース内で前記突起に粘性抵抗力を付与するダンピングオイルとしての、前記回転軸の軸受部に供給される潤滑油の前記ケースに対する供給及び排出を行う供給排出機構と、
を備えており、
前記供給排出機構は、前記始動期間において前記潤滑油を前記ケースに供給して該ケース内に貯留させ、前記ロータが前記一定の回転速度に達した後の該ロータがセンサレスベクトル制御で回転制御される定常期間において、前記潤滑油の前記ケースに対する供給を停止させて該ケース内の前記潤滑油をケース外に排出させる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の同期電動機では、ロータが回転し始める始動期間は同期制御でロータが回転駆動される。また、ロータが一定の回転速度に達すると、始動期間を終えて定常期間に移行し、定常期間はセンサレスベクトル制御でロータが回転駆動される。そして、同期制御では、ステータに発生する回転磁界の回転にロータの回転が同期するようにロータが回転駆動される。一方、センサレスベクトル制御では、ロータの位置をセンサレスで特定し、ロータの位置に合わせて回転磁界を回転させてロータが回転駆動される。
【００１６】
ここで、同期制御によりロータが回転駆動される始動期間中には、ロータの回転が脈動しロータの回転速度が繰り返し増減する。このため、始動期間中にダンパユニットがロータに付与する制動力の大きさは、ロータの回転速度の増減に同期して増減する。よって、始動期間中におけるロータの回転速度の脈動が抑制され、ロータの回転速度に対応する同期電動機の出力トルクの脈動が抑制されて平滑化される。
【００１７】
したがって、同期電動機の出力トルクが脈動しても最大トルク以内に収まるように、制御上目標とする出力トルクを低めにしてロータを回転駆動させる必要をなくし、始動時の制御上の目標トルクを高く設定することができる。即ち、始動時に同期制御によって高いトルクを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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のダンパユニットの拡大断面図である。
【図３】図１の電動モータの始動期間中に発生する出力トルクの脈動を概略的に示すグラフである。
【図４】図３の脈動が出力トルクに発生するときの図１の電動モータの制御系を示すブロック図である。
【図５】図２のダンパユニットの制動力により平滑化された図１の電動モータの始動期間中における出力トルクを概略的に示すグラフである。
【図６】図５のように出力トルクが平滑化されるときの図１の電動モータの制御系を示すブロック図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る電動コンプレッサの概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
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である。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。
【００２１】
そして、電動コンプレッサ１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と、ハウジング７に収容されるダンパユニット１３とを有している。
【００２２】
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。ロータ３ｅ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（請求項中の回転軸に相当）に取り付けられており、ロータ３ｅの周面には、複数のベーン（図示せず）が出没可能に支持されている。
【００２３】
ロータ３ｅが電動モータ５によりシリンダ室３ｄ内で回転されると、ロータ３ｅの各ベーンがシリンダ室３ｄの内周面に倣って出没し、ロータ３ｅと隣り合う２つのベーンとシリンダ室３ｄとで構成される空間の容積が変化する。そして、空間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、空間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、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。
【００２４】
電動モータ５は、回転軸５ａに取り付けられたロータ５ｂ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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（請求項中の流体に相当）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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、不図示の通路を経て、吐出室７ａの液溜まり部７ｄに回収される。また、サイドブロック３ｂの軸受部３ｇに供給された潤滑油１１の一部は、シリンダ室３ｄ等を経て、吐出室７ａに吐出される高圧の冷媒に混入する。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。
【００３１】
また、サイドブロック３ａの通路３ｊを通過する潤滑油１１の一部は、サイドブロック３ａの不図示の通路を経て、サイドブロック３ａに一体に形成されたダンパユニット１１に供給される。
【００３２】
ダンパユニット１３は、図２に示すように、サイドブロック３ａに一体に形成されたケース１３ａと、ケース１３ａの内部に形成された円形のオイル室１３ｂに収容したギアブロック１３ｃとを有している。ギアブロック１３ｃは、オイル室１３ｂを回転可能に貫通した電動モータ５の回転軸５ａに取り付けられており、ギアブロック１３ｃは、回転軸５ａの径方向に突出するギア歯１３ｄ（請求項中の突起に相当）を、回転軸５ａの周方向に沿って複数有している。
【００３３】
ケース１３ａの上部には、オイル室１３ｂと連通するオイル供給口１３ｅが形成されており、ケース１３ａの底部には、オイル室１３ｂと連通するオイル排出口１３ｆが形成されている。オイル供給口１３ｅには、サイドブロック３ａの通路３ｊから開閉弁１３ｇを介して潤滑油１１が供給される。オイル排出口１３ｆはオイル供給口１３ｅよりも小径に形成されている。
【００３４】
オイル室１３ｂには、開閉弁１３ｇが開弁されている間、オイル排出口１３ｆから自重により排出される潤滑油１１とオイル供給口１３ｅから供給される潤滑油１１との差に応じた量の潤滑油１１が滞留し、この潤滑油１１にギアブロック１３ｃが浸った図２のような状態となる。また、開閉弁１３ｇが閉弁されてオイル供給口１３ｅからの新たな潤滑油１１の供給が絶たれると、オイル室１３ｂの潤滑油１１はやがてオイル排出口１３ｆから全て排出される。開閉弁１３ｇの開閉は、コントローラ１５によって制御される。
【００３５】
したがって、本実施形態では、開閉弁１３ｇによって請求項中の切替ユニットが構成されている。また、本実施形態では、開閉弁１３ｇと、ケース１３ａのオイル供給口１３ｅ及びオイル排出口１３ｆとで、請求項中の供給排出機構が構成されている。
【００３６】
コントローラ１５は、図１に示す電動モータ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。
【００３７】
コントローラ１５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の位置をセンサレスで特定し、ロータ５ｂの位置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。
【００３８】
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の位置を特定することができない。そこで、コントローラ１５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、回転位置が不明なロータ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。
【００３９】
なお、同期制御時には、コントローラ１５は、ロータ５ｂの始動トルクも考慮して、大きいトルクが発生するように、ロータ５ｂの回転に関係なくステータ５ｃの励磁する極のコイル５ｄに大きな電圧を印加する。
【００４０】
次に、上述のように構成された本実施形態の電動コンプレッサ１における電動モータ５の回転駆動に関する動作について説明する。
【００４１】
まず、コントローラ１５が同期制御を行う始動期間中には、ステータ５ｃに発生する回転磁界の回転に、ロータ５ｂの対応する極が追いつくように、ロータ５ｂが回転する。このとき、ロータ５ｂには、回転磁界の回転に追いつこうとする際の正の加速度と、ある程度追いついて回転磁界に磁気的に吸引される際の負の加速度とが、繰り返し交互に働く。したがって、始動期間中には、ロータ５ｂが脈動しながら回転しようとする力が発生し、これにより、電動モータ５の出力トルクに、図３のグラフに示すような脈動が発生する。
【００４２】
電動モータ５の最大トルクは、ロータ５ｂのコイルを流れる電流の最大値で制限されている。このため、電動モータ５の出力トルクが振動する場合、脈動によって出力トルクが上がっても、出力トルクが許容された最大トルクＴｍａｘを超えるような脈動が起こる状態で電動モータ５を運転することはできない。したがって、電動モータ５の実効的な出力トルクは、最大トルクＴｍａｘをピーク値として脈動する出力トルクの平均値Ｔａｖｅに抑えられる。このため、始動期間中の電動モータ５の出力トルクが不足し、始動トルクに対する要求を満すことが困難になってしまう。
【００４３】
ところで、電動モータ５の出力トルクに脈動が発生するメカニズムを電動モータ５の制御系によって表すと、図４のブロック図に示すようになる。まず、電動モータ５（ロータ５ｂ）の目標回転数に対応した指令回転数ωｓが与えられると、電動モータ５（ロータ５ｂ）の実際の回転数ωｒとの差分Δωが系にフィードバックされる。
【００４４】
この差分Δωは、時間で積分（１／ｓ）されて角度差Δθに変換される。指令回転数ωｓはステータ５ｃの発生した回転磁界の回転数でもあるので、指令回転数ωｓと実際の回転数ωｒとの差分Δωから求めた角度差Δθは、ステータ５ｃの回転磁界の角度とロータ５ｂの回転角度との角度差ということになる。
【００４５】
この角度差Δθはさらに、トルク変換係数Ｋ（Ｋ＝Δモータトルク／Δθ）によってトルクＴに変換される。このトルクＴと、電動モータ５自身の負荷によるトルク減少分（モータ負荷トルク）との差分が、電動モータ５のロータ５ｂを回転させる力となるが、実際には、ロータ５ｂのイナーシャＪｍ（慣性モーメント）を加えたトルクが電動モータ５の出力トルクとなる。これを時間で積分すると、電動モータ５（ロータ５ｂ）の実際の回転数ωｒとなる。
【００４６】
一般的な二次遅れ伝達系の伝達関数は、１／｛１＋２ξ（ｓ／ω）＋（ｓ＋ω）＾２｝で表すことができる（ξはダンピングファクタ（制動係数））。ダンピングファクタξが１よりも低いと、その系は、振動が拡散して収束しない系と言うことになる。一方、上述した、指令回転数ωｓを入力とし実際の回転数ωｒを出力とする制御系の伝達関数は、（Ｋ／Ｊｍ）／｛ｓ＾２＋（Ｋ／Ｊｍ）｝となる。
【００４７】
上述した電動モータ５の制御系は、伝達関数中に「ｓ」の一次項が存在しないので、一般式において「ｓ」の一次項の係数であるダンピングファクタξは、電動モータ５の制御系では「０」となる。したがって、電動モータ５の制御系は、振動が拡散して収束しない二次遅れ伝達系となる。
【００４８】
ところで、コントローラ１５が同期制御を行う始動期間中には、ダンパユニット１３の開閉弁１３ｇがコントローラ１５によって開弁される。したがって、ケース１３ａのオイル室１３ｂには、サイドブロック３ａの通路３ｊからの潤滑油１１が貯留され、ロータ５ｂの回転軸５ａに取り付けられたダンパユニット１３のギアブロック１３ｃが、オイル室１３ｂ内の潤滑油１１に浸った状態となる。
【００４９】
潤滑油１１中のギアブロック１３ｃは、回転軸５ａと共に回転する際に、潤滑油１１からの粘性抵抗力を各ギア歯１３ｄの表面に受ける。この粘性抵抗力は、回転軸５ａ及びギアブロック１３ｃの回転速度が速いほど大きく遅いほど小さい。つまり、始動期間中のロータ５ｂは、ダンパユニット１３のオイル室１３ｂに貯留される潤滑油１１中でギアブロック１３ｃが回転する際の粘性抵抗力により、ロータ５ｂの回転速度が速いほど大きく遅いほど小さい制動力を受ける。
【００５０】
このことから、回転軸５ａ及びギアブロック１３ｃの回転速度と各ギア歯１３ｄの表面に受ける潤滑油１１からの粘性抵抗力との間には、正の相関関係（回転速度が増えれば粘性抵抗力が増え、回転速度が減れば粘性抵抗力が減る関係）が存在することが分かる。
【００５１】
したがって、上述したように電動モータ５の始動期間中にロータ５ｂが脈動しながら回転しようとすると、脈動によりロータ５ｂの回転速度が増加する際にはダンパユニット１３による制動力が増加し、脈動によりロータ５ｂの回転速度が減少する際にはダンパユニット１３による制動力が減少する。したがって、ロータ５ｂの回転に生じる脈動がダンパユニット１３の制動力によって抑制され、図５のグラフに示すように、電動モータ５の出力トルクが平滑化される。
【００５２】
ダンパユニット１３の制動力により出力トルクが平滑化されるときの電動モータ５の制御系を表すと、図６のブロック図に示すようになる。即ち、図４に示す、電動モータ５の出力トルクに脈動が発生するときと同じく、指令回転数ωｓと実際の回転数ωｒとの差分Δωは、角度差Δθを経てトルクＴに変換される。このトルクＴとの差分を求めるのは、この系では、電動モータ５自身の負荷によるトルク減少分（モータ負荷トルク）ではなく、ダンパユニット１３による制動力（ブレーキ力係数Ｄ）となる。
【００５３】
このトルクＴとブレーキ力係数（制動力）Ｄとの差分に、ロータ５ｂのイナーシャＪｍ（慣性モーメント）を加えたトルクが、電動モータ５の計算上の出力トルクとなる。実際には、ロータ５ｂのイナーシャＪｍ（慣性モーメント）を加えたトルクが電動モータ５の出力トルクとなる。これを時間で積分すると、電動モータ５（ロータ５ｂ）の実際の回転数ωｒとなる。
【００５４】
上述したようにダンパユニット１３を有する本実施形態の電動モータ５の制御系の伝達関数は、１／｛１＋（Ｄ／Ｋ）・ｓ＋（Ｊｍ／Ｋ）・ｓ＾２｝となる。これを、二次遅れ伝達系の伝達関数の一般式である１／｛１＋２ξ（ｓ／ω）＋（ｓ＋ω）＾２｝の形に置き換えた場合に、ダンピングファクタξが１以上となれば、本実施形態の電動モータ５の制御系は、振動が収束する一次遅れ伝達系であることになる。
【００５５】
そこで、伝達関数の一般式においてダンピングファクタξが１以上となるような、１／｛１＋（Ｄ／Ｋ）・ｓ＋（Ｊｍ／Ｋ）・ｓ＾２｝の伝達関数におけるブレーキ力係数Ｄを求めれば、電動モータ５の制御系を一次遅れ伝達系にすることができる。なお、ダンピングファクタξが１以上となるブレーキ力係数Ｄの条件は、Ｄ≧２（Ｊｍ・Ｋ）＾（１／２）である。
【００５６】
したがって、ブレーキ力係数Ｄが上記の値となるように、潤滑油１１の粘度やダンパユニット１３に供給されるときの潤滑油１１の温度、オイル室１３ｂの容積、ギアブロック１３ｃの各ギア歯１３ｄの受圧面積等を設定すればよい。これにより、電動モータ５の出力トルクを平滑化できると、出力トルクに脈動が生じる場合よりも、始動期間における電動モータ５の出力トルクを上げることができる。
【００５７】
即ち、出力トルクに脈動が発生しなければ、図３に示すように、その振幅分（トルク変動幅ΔＴの半値）を考慮して、コントローラ１５が指令回転数ωｓを電動モータ５に対して許容された最大トルクＴｍａｘよりも低いトルクに対応した低い回転数に設定しなくて済む。
【００５８】
具体的には、電動モータ５に対して許容された最大トルクＴｍａｘから、ダンパユニット１３による制動力（ブレーキ力係数Ｄ）に対応するトルク（図３中のダンパ装置のトルク）を差し引いた大きさのトルク（図３中の同期運転でモータが回せる最大負荷（トルク））に対応する回転数まで、コントローラ１５が指令回転数ωｓを上げても、電動モータ５が実際に発生する出力トルクを最大トルク以下に保つことができる。そのため、始動期間における電動モータ５の出力トルクを上げることができる。
【００５９】
なお、ダンパユニット１３の制動力は、電動モータ５の出力トルクが完全に平滑化される大きさでなくそれよりも低い大きさであってもよい。それでも、出力トルクの脈動の振幅をダンパユニット１３の制動力で縮小させ、電動モータ５の実際の出力トルクを最大トルクＴｍａｘに常時近づけることができる。
【００６０】
但し、電動モータ５の出力トルクの脈動の最大振幅（図３中のトルク変動幅ΔＴの半値）分のトルクよりもダンパユニット１３の制動力が上回ると、出力トルクの脈動が過剰に抑制されてむしろ拡散する可能性がある。そこで、ダンパユニット１３の制動力は、電動モータ５の出力トルクの脈動の最大振幅分のトルク以下であることが好ましい。
【００６１】
また、本実施形態では、ダンパユニット１３のケース１３ａを圧縮機構３のサイドブロック３ａと一体に形成したが、ダンパユニット１３を圧縮機構３や電動コンプレッサ１のその他の構造部分と切り離して独立して設ける構成としてもよい。
【００６２】
具体的には、例えば図７の説明図に示すように、コントローラ１５の制御により始動期間はクラッチ機構１７を介してダンパユニット１３を電動モータ５の回転軸５ａに接続し、定常期間はクラッチ機構１７によりダンパユニット１３を回転軸５ａから切り離すようにしてもよい。その場合、クラッチ機構１７が、請求項中の切替ユニットを構成することになる。
【００６３】
さらに、ダンパユニット１３による制動力（ブレーキ力係数Ｄ）が、電動モータ５の最大トルクＴｍａｘに対して大きな割合を占めない程度のものである場合は、定常状態においてもダンパユニット１３による制動力（ブレーキ力係数Ｄ）が回転軸５ａを介してロータ５ｂに負荷されるように構成してもよい。
【００６４】
その場合、ダンパユニット１３のオイル室１３ｂの潤滑油１１を排出する構成は省略してもよい。反対に、オイル室１３ｂの潤滑油１１をハウジング７の液溜まり部７ｄとの間で循環させる場合は、ダンパユニット１３のオイル室１３ｂの潤滑油１１を排出する構成を残してもよい。また、オイル室１３ｂの潤滑油１１を循環させる場合、開閉弁１３ｇを省略してもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、電動コンプレッサ１の電動モータ５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、始動期間に同期制御によりロータが回転駆動される同期電動機にも広く適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明はステータに発生する回転磁界によりロータが回転駆動される同期電動機において利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  電動コンプレッサ
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
３ｆ，３ｇ  軸受部
３ｈ，３ｉ，３ｊ，３ｋ  通路
５  電動モータ
５ａ  回転軸
５ｂ  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  液溜まり部
７ｅ  油分離器
９    蓋部
１１  潤滑油（流体）
１３  ダンパユニット
１３ａ  ケース
１３ｂ  オイル室
１３ｃ  ギアブロック
１３ｄ  ギア歯（突起）
１３ｅ  オイル供給口（供給排出機構）
１３ｆ  オイル排出口（供給排出機構）
１３ｇ  開閉弁（切替ユニット、供給排出機構）
１５  コントローラ
１７  クラッチ機構（切替ユニット）
【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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