(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、この電動機の回転に伴って発生する振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手段が検出した振動情報を、前記電動機を駆動する外部のインバータに提供する振動情報提供手段とを備えた圧縮機に内蔵された電動機を駆動するインバータと、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備え、
前記振動検出手段は、前記圧縮機の圧縮機シェル加速度を検出するものであり、
前記圧縮機はシングルロータリ圧縮機であり、
前記インバータは、
前記振動情報提供手段を介して前記振動検出手段から提供された振動情報に基づいて補償データを作成し、この補償データに基づいて前記電動機の振動抑制を行うものであり、
応答ゲインを大きくし、制御系の応答速度を早めることにより、前記圧縮機の負荷トルクの周期変動に依らずに前記電動機の出力トルクを一定値に近づける制御をするようにして行う定トルク制御を行い、
当該定トルク制御を機械角１次成分を用いて行うものであり、
前記圧縮機シェル加速度により算出された周波数変調量と、加減速時の制御を安定させる周波数補償量と、角速度指令とから求めた一次角速度を変化させ、
前記電動機の出力トルクを前記定トルク制御時の前記圧縮機の負荷トルクに近づくように、前記電動機に対して定トルク制御を行う定トルク制御手段と、
前記電流検出手段の出力に基づいて前記圧縮機の負荷トルクの算出を行う負荷トルク算出手段と、
前記定トルク制御手段により定トルク制御を行い、その結果に基づいて前記電動機の機械角と前記負荷トルク算出手段の出力の関係を求めてデータテーブルとして記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータテーブルに基づいて前記負荷トルク算出手段の出力に応じた出力トルクを発生するように諸物理量を操作する手段と、
前記電流検出手段の出力を回転座標に変換して励磁電流とトルク電流を出力する座標変換手段と、を備え、
前記定トルク制御手段は、
前記座標変換手段によって変換されたトルク電流を微分制御してから比例制御する際、
前記トルク電流を微分するフィルタと、
このフィルタの出力を比例制御する増幅器と、
を備え、
前記増幅器の応答ゲインの大小を制御して速度応答を上げることにより定トルク制御を行うものであり、
前記フィルタの出力に対してフーリエ変換を行う第１の座標変換手段と、
この出力に対してフィルタリングを行って１次成分を抽出する１次成分抽出フィルタと、
この１次成分抽出フィルタに対して比例制御を行う１次成分増幅器と、
この１次成分増幅器の出力に対して積分を行う積分器と、
この積分器の出力に対してフーリエ逆変換を行う第２の座標変換手段と、
この第２の座標変換手段の出力と前記増幅器の出力との間で減算処理することを特徴とするトルク制御装置。
【請求項２】
電動機と、この電動機の回転に伴って発生する振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手段が検出した振動情報を、前記電動機を駆動する外部のインバータに提供する振動情報提供手段とを備えた圧縮機に内蔵された電動機を駆動するインバータと、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備え、
前記振動検出手段は、前記圧縮機の圧縮機シェル加速度を検出するものであり、
前記圧縮機はツインロータリ圧縮機であり、
前記インバータは、
前記振動情報提供手段を介して前記振動検出手段から提供された振動情報に基づいて補償データを作成し、この補償データに基づいて前記電動機の振動抑制を行うものであり、
応答ゲインを大きくし、制御系の応答速度を早めることにより、前記圧縮機の負荷トルクの周期変動に依らずに前記電動機の出力トルクを一定値に近づける制御をするようにして行う定トルク制御を行い、
当該定トルク制御を機械角２次成分を用いて行うものであり、
前記圧縮機シェル加速度により算出された周波数変調量と、加減速時の制御を安定させる周波数補償量と、角速度指令とから求めた一次角速度を変化させ、
前記電動機の出力トルクを前記定トルク制御時の前記圧縮機の負荷トルクに近づくように、前記電動機に対して定トルク制御を行う定トルク制御手段と、
前記電流検出手段の出力に基づいて前記圧縮機の負荷トルクの算出を行う負荷トルク算出手段と、
前記定トルク制御手段により定トルク制御を行い、その結果に基づいて前記電動機の機械角と前記負荷トルク算出手段の出力の関係を求めてデータテーブルとして記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータテーブルに基づいて前記負荷トルク算出手段の出力に応じた出力トルクを発生するように諸物理量を操作する手段と、
前記電流検出手段の出力を回転座標に変換して励磁電流とトルク電流を出力する座標変換手段と、を備え、
前記定トルク制御手段は、
前記座標変換手段によって変換されたトルク電流を微分制御してから比例制御する際、
前記トルク電流を微分するフィルタと、
このフィルタの出力を比例制御する増幅器と、
を備え、
前記増幅器の応答ゲインの大小を制御して速度応答を上げることにより定トルク制御を行うものであり、
前記フィルタの出力に対してフーリエ変換を行う第１の座標変換手段と、
この出力に対してフィルタリングを行って１次成分を抽出する１次成分抽出フィルタと、
この１次成分抽出フィルタに対して比例制御を行う１次成分増幅器と、
この１次成分増幅器の出力に対して積分を行う積分器と、
この積分器の出力に対してフーリエ逆変換を行う第２の座標変換手段と、
この第２の座標変換手段の出力と前記増幅器の出力との間で減算処理することを特徴とするトルク制御装置。
【請求項３】
電動機と、この電動機の回転に伴って発生する振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手段が検出した振動情報を、前記電動機を駆動する外部のインバータに提供する振動情報提供手段とを備えた圧縮機に内蔵された電動機を駆動するインバータと、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備え、
前記振動検出手段は、前記圧縮機の圧縮機シェル加速度を検出するものであり、
前記圧縮機はシングルロータリ圧縮機であり、
前記インバータは、
前記振動情報提供手段を介して前記振動検出手段から提供された振動情報に基づいて補償データを作成し、この補償データに基づいて前記電動機の振動抑制を行うものであり、
応答ゲインを大きくし、制御系の応答速度を早めることにより、前記圧縮機の負荷トルクの周期変動に依らずに前記電動機の出力トルクを一定値に近づける制御をするようにして行う定トルク制御を行い、
当該定トルク制御を機械角１次成分を用いて行うものであり、
前記圧縮機シェル加速度により算出された周波数変調量と、加減速時の制御を安定させる周波数補償量と、角速度指令とから求めた一次角速度を変化させ、
前記電動機の出力トルクを前記定トルク制御時の前記圧縮機の負荷トルクに近づくように、前記電動機に対して定トルク制御を行う定トルク制御手段と、
前記電流検出手段の出力に基づいて前記圧縮機の負荷トルクの算出を行う負荷トルク算出手段と、
前記定トルク制御手段により定トルク制御を行い、その結果に基づいて前記電動機の機械角と前記負荷トルク算出手段の出力の関係を求めてデータテーブルとして記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータテーブルに基づいて前記負荷トルク算出手段の出力に応じた出力トルクを発生するように諸物理量を操作する手段と、
前記電流検出手段の出力を回転座標に変換して励磁電流とトルク電流を出力する座標変換手段を備え、
前記定トルク制御手段は、
前記座標変換手段によって変換されたトルク電流を微分制御してから比例制御する際、
前記トルク電流を微分するフィルタと、
このフィルタの出力を比例制御する増幅器と、
を備え、
前記増幅器の応答ゲインの大小を制御して速度応答を上げることにより定トルク制御を行うものであり、
前記フィルタの出力に対してフーリエ変換を行う第１の座標変換手段と、
この出力に対してフィルタリングを行って２次成分を抽出する２次成分抽出フィルタと、
この２次成分抽出フィルタの出力に対して比例制御を行う２次成分増幅器と、
この２次成分増幅器の出力に対して積分を行う積分器と、
この積分器の出力に対してフーリエ逆変換を行う第２の座標変換手段と、
この第２の座標変換手段の出力と前記増幅器の出力との間で減算処理することを特徴とするトルク制御装置。
【請求項４】
電動機と、この電動機の回転に伴って発生する振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手段が検出した振動情報を、前記電動機を駆動する外部のインバータに提供する振動情報提供手段とを備えた圧縮機に内蔵された電動機を駆動するインバータと、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備え、
前記振動検出手段は、前記圧縮機の圧縮機シェル加速度を検出するものであり、
前記圧縮機はツインロータリ圧縮機であり、
前記インバータは、
前記振動情報提供手段を介して前記振動検出手段から提供された振動情報に基づいて補償データを作成し、この補償データに基づいて前記電動機の振動抑制を行うものであり、
応答ゲインを大きくし、制御系の応答速度を早めることにより、前記圧縮機の負荷トルクの周期変動に依らずに前記電動機の出力トルクを一定値に近づける制御をするようにして行う定トルク制御を行い、
当該定トルク制御を機械角２次成分を用いて行うものであり、
前記圧縮機シェル加速度により算出された周波数変調量と、加減速時の制御を安定させる周波数補償量と、角速度指令とから求めた一次角速度を変化させ、
前記電動機の出力トルクを前記定トルク制御時の前記圧縮機の負荷トルクに近づくように、前記電動機に対して定トルク制御を行う定トルク制御手段と、
前記電流検出手段の出力に基づいて前記圧縮機の負荷トルクの算出を行う負荷トルク算出手段と、
前記定トルク制御手段により定トルク制御を行い、その結果に基づいて前記電動機の機械角と前記負荷トルク算出手段の出力の関係を求めてデータテーブルとして記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータテーブルに基づいて前記負荷トルク算出手段の出力に応じた出力トルクを発生するように諸物理量を操作する手段と、
前記電流検出手段の出力を回転座標に変換して励磁電流とトルク電流を出力する座標変換手段を備え、
前記定トルク制御手段は、
前記座標変換手段によって変換されたトルク電流を微分制御してから比例制御する際、
前記トルク電流を微分するフィルタと、
このフィルタの出力を比例制御する増幅器と、
を備え、
前記増幅器の応答ゲインの大小を制御して速度応答を上げることにより定トルク制御を行うものであり、
前記フィルタの出力に対してフーリエ変換を行う第１の座標変換手段と、
この出力に対してフィルタリングを行って２次成分を抽出する２次成分抽出フィルタと、
この２次成分抽出フィルタの出力に対して比例制御を行う２次成分増幅器と、
この２次成分増幅器の出力に対して積分を行う積分器と、
この積分器の出力に対してフーリエ逆変換を行う第２の座標変換手段と、
この第２の座標変換手段の出力と前記増幅器の出力との間で減算処理することを特徴とするトルク制御装置。
【請求項５】
前記圧縮機はシングルロータリ圧縮機であり、
前記インバータは、
前記圧縮機の負荷トルクを求め、それに基づいて前記電動機の出力トルクを制御するようにして行うトルク制御を行い、
当該トルク制御を機械角１次成分を用いて行うことを特徴とする請求項１記載のトルク制御装置。
【請求項６】
前記圧縮機はシングルロータリ圧縮機であり、
前記インバータは、
応答ゲインを大きくし、制御系の応答速度を早めることにより、前記圧縮機の負荷トルクの周期変動に依らずに前記電動機の出力トルクを一定値に近づける制御をするようにして行う定トルク制御、及び、前記圧縮機の負荷トルクを求め、それに基づいて前記電動機の出力トルクを制御するようにして行うトルク制御を行うものであり、
当該定トルク制御と当該トルク制御とを切り替えるスイッチ切り替え手段を有することを特徴とする請求項１記載のトルク制御装置。
【請求項７】
前記圧縮機はツインロータリ圧縮機であり、
前記インバータは、
前記圧縮機の負荷トルクを求め、それに基づいて前記電動機の出力トルクを制御するようにして行うトルク制御を行い、
当該トルク制御を機械角２次成分を用いて行うことを特徴とする請求項１記載のトルク制御装置。
【請求項８】
前記圧縮機はツインロータリ圧縮機であり、
前記インバータは、
応答ゲインを大きくし、制御系の応答速度を早めることにより、前記圧縮機の負荷トルクの周期変動に依らずに前記電動機の出力トルクを一定値に近づける制御をするようにして行う定トルク制御、及び、前記圧縮機の負荷トルクを求め、それに基づいて前記電動機の出力トルクを制御するようにして行うトルク制御を行うものであり、
当該定トルク制御と当該トルク制御とを切り替えるスイッチ切り替え手段を有することを特徴とする請求項１記載のトルク制御装置。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載のトルク制御装置により制御される電動機と、
この電動機の回転に伴って発生する振動を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段が検出した振動情報を、前記電動機を駆動する外部のインバータに提供する振動情報提供手段と、を備えたことを特徴とする圧縮機。
【請求項１０】
前記振動検出手段は振動計測可能な素子によって構成され、
圧縮機本体の所定部位に前記振動検出手段を埋め込んだことを特徴とする請求項９記載の圧縮機。
【請求項１１】
前記振動検出手段は振動計測可能な素子によって構成され、
圧縮機本体の所定部位において、前記振動検出手段とその周辺部が絶縁材料で絶縁されていることを特徴とする請求項９記載の圧縮機。
【請求項１２】
前記振動情報提供手段は、端子モジュールで構成され、
この端子モジュールは、前記電動機と外部のインバータをリード線で接続する際の前記リード線を中継する複数の端子を備え、
前記振動検出手段は、前記端子モジュールに設けられ、外部のインバータとリード線で接続されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１３】
前記振動情報提供手段は、端子モジュールで構成され、
この端子モジュールは、前記電動機と外部のインバータをリード線で接続する際の前記リード線を中継する複数の端子を備え、
前記振動検出手段は、前記端子モジュールに接続可能なコネクタに設けられ、外部のインバータとリード線で接続されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１４】
前記振動情報提供手段は、端子モジュールで構成され、
この端子モジュールは、前記電動機と外部のインバータをリード線で接続する際の前記リード線を中継する複数の端子を備え、
前記振動検出手段は、前記端子モジュールを覆う端子カバーに設けられ、外部のインバータとリード線で接続されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１５】
前記複数の端子の各々および前記振動検出手段は絶縁材料によって個別に絶縁されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１６】
前記振動検出手段は、振動計測可能な非絶縁タイプの素子を用いることを特徴とする請求項１５記載の圧縮機。
【請求項１７】
前記振動検出手段は、加速度センサを用いることを特徴とする請求項９〜１６のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１８】
請求項９〜１７のいずれかに記載の圧縮機と、請求項１〜８のいずれかに記載のトルク制御装置と、を備えたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期的な負荷トルク変動を有する負荷要素を駆動する電動機を備えた圧縮機および前記電動機をトルク制御するトルク制御装置並びに前記圧縮機と前記トルク制御装置を備えた空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周期的な負荷トルク変動を有する負荷要素の代表としては、空気調和機に使用される密閉型圧縮機が挙げられる。この密閉型圧縮機は、吸入・圧縮・吐出の各行程での冷媒ガス圧変化が負荷トルクに作用することが知られている。また、このガス圧による負荷トルクは圧縮機の回転に同期して変動し、それに伴い圧縮機の回転速度が周期的に変動し、圧縮機自体の振動を生ずることも知られている。上記振動を抑制する手段として、圧縮機の負荷トルクに同期して電動機の出力トルクを変化させ、回転速度変動を抑制する方式（以下トルク制御と称する）が従来より提案されてきた。例えば、圧縮機自体の物理的状態量を直接検出する手段と、この検出値に基づいて圧縮機の負荷トルクを得、得られた負荷トルクに基づいて、補正値を算出する演算手段と、この補正値を入力として、上記基準正弦波出力手段から出力される基準となる正弦波に変調を施す変調手段とを具備することを特徴とする圧縮機のトルク制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１５２３８８号公報（第３頁〜第４頁，第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で示される従来のトルク制御装置は、圧縮機自体の物理的状態量のみに基づいて圧縮機の負荷トルクを得るので、インバータ自体の運転状態によっては、負荷トルクの検出精度が低下し、十分な制振性能が得られないといった問題があった。特に圧縮機電動機駆動に位置センサを設けず電動機電流情報や誘起電圧ゼロクロス情報を基に制御を行う場合には、負荷変動時の位相誤差が大きく、性能が低下するといった問題があった。
【０００５】
また、圧縮機・アキュームレータ・配管といった円周体にセンサを設置する場合、固定が困難で、且つセンサの取り付け方向の不安定さにより計測のばらつきが大きくなり且つ検出精度が低下し、十分な制振性能が得られず、最悪の場合センサはずれ等により制御不能になるといった問題があった。
【０００６】
また、振動計測過程で、補正値にズレが生じ、制振性能が十分得られない場合があった。
【０００７】
また、センサ設置位置によっては、外乱ノイズの影響を受け易いといった問題があった。
【０００８】
また、圧縮機筐体にセンサを設置する場合には、非絶縁タイプのセンサしか用いることが出来ず、また設置面積が必要で、システムとして小型化が困難であった。
【０００９】
また、周囲温度が高温でも使用可能な高価なセンサが必要であった。
【００１０】
また、制御のゲイン設計等もセンサ設置位置のばらつきにより調整が必要で、低コスト化を阻害していた。
【００１１】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、それほど高コスト化を伴わずに、簡易な方法で圧縮機本体の振動を精度良く検出が行え、汎用性のある方法で振動を抑制できる圧縮機およびトルク制御装置並びに空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係るトルク制御装置は、電動機と、この電動機の回転に伴って発生する振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手段が検出した振動情報を、前記電動機を駆動する外部のインバータに提供する振動情報提供手段とを備えた圧縮機に内蔵された電動機を駆動するインバータと、前記電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備え、前記振動検出手段は、前記圧縮機の圧縮機シェル加速度を検出するものであり、前記圧縮機はシングルロータリ圧縮機であり、前記インバータは、前記振動情報提供手段を介して前記振動検出手段から提供された振動情報に基づいて補償データを作成し、この補償データに基づいて前記電動機の振動抑制を行うものであり、応答ゲインを大きくし、制御系の応答速度を早めることにより、前記圧縮機の負荷トルクの周期変動に依らずに前記電動機の出力トルクを一定値に近づける制御をするようにして行う定トルク制御を行い、当該定トルク制御を機械角１次成分を用いて行うものであり、前記圧縮機シェル加速度により算出された周波数変調量と、加減速時の制御を安定させる周波数補償量と、角速度指令とから求めた一次角速度を変化させ、前記電動機の出力トルクを前記定トルク制御時の前記圧縮機の負荷トルクに近づくように、前記電動機に対して定トルク制御を行う定トルク制御手段と、前記電流検出手段の出力に基づいて前記圧縮機の負荷トルクの算出を行う負荷トルク算出手段と、前記定トルク制御手段により定トルク制御を行い、その結果に基づいて前記電動機の機械角と前記負荷トルク算出手段の出力の関係を求めてデータテーブルとして記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたデータテーブルに基づいて前記負荷トルク算出手段の出力に応じた出力トルクを発生するように諸物理量を操作する手段と、前記電流検出手段の出力を回転座標に変換して励磁電流とトルク電流を出力する座標変換手段と、を備え、前記定トルク制御手段は、前記座標変換手段によって変換されたトルク電流を微分制御してから比例制御する際、前記トルク電流を微分するフィルタと、このフィルタの出力を比例制御する増幅器と、を備え、前記増幅器の応答ゲインの大小を制御して速度応答を上げることにより定トルク制御を行うものであり、前記フィルタの出力に対してフーリエ変換を行う第１の座標変換手段と、この出力に対してフィルタリングを行って１次成分を抽出する１次成分抽出フィルタと、この１次成分抽出フィルタに対して比例制御を行う１次成分増幅器と、この１次成分増幅器の出力に対して積分を行う積分器と、この積分器の出力に対してフーリエ逆変換を行う第２の座標変換手段と、この第２の座標変換手段の出力と前記増幅器の出力との間で減算処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、電動機と、電動機の回転に伴って発生する振動を検出する振動検出手段と、振動検出手段が検出した振動情報を、電動機を駆動する外部のインバータに提供する振動情報提供手段と、を備えたので、出力トルク変動に起因する負荷トルク検出誤差が少なく、精度良く制振制御が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１にかかる圧縮機、トルク制御装置、及びその周辺装置について図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１にかかる圧縮機、トルク制御装置、及びその周辺装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示す装置は、圧縮機２１と、圧縮機２１に内蔵された電動機１４と、周波数指令ｆ＊及び加速度センサ出力に基づいて電動機１４を制御し、ＰＷＭ信号を発生するインバータ制御装置４０と、インバータ制御装置４０より発生されるＰＷＭ信号により電動機１４を駆動するインバータ主回路２と、内部に加速度センサを内蔵し且つインバータ主回路２と電動機１４を結ぶために圧縮機２１表面に埋込まれた端子２２と、インバータ主回路２と端子２２を結ぶリード線２３ａ〜２３ｃと、端子２２と圧縮機に内蔵された電動機１４を結ぶリード線２４ａ〜２４ｃから構成される。
【００１６】
インバータ主回路２は、平滑コンデンサ６、スイッチング素子４ａ〜４ｆ及びダイオード５ａ〜５ｆで構成される周知回路である。ただし直流母線経路には、過電流保護及び電動機制御用に電流検出素子３が挿入されている。電流検出素子３には、抵抗あるいはカレントトランスが用いられる。
【００１７】
また、インバータ制御装置４０は、直流母線電圧Ｖｄｃを検出する電圧検出手段４３と、直流母線電流Ｉｄｃを検出する電流検出手段４４と、圧縮機シェル加速度Ｖｉｂを検出する加速度検出手段４５と、トルク制御のオン・オフ切り替え手段４６と、直流母線電圧Ｖｄｃ及び直流母線電流Ｉｄｃ及び圧縮機シェル加速度Ｖｉｂ及び周波数指令ｆ＊によりＰＷＭ信号を発生するＣＰＵ４１と、ＣＰＵ４１で得られたＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ発生手段４２と、で構成される。
【００１８】
ＣＰＵ４１は、Ｉ／Ｏポート、Ａ／Ｄ変換器を有し、ＰＷＭ制御可能なＤＳＰやマイコン等で構成される。高級機においては、電流検出手段４４がＤＳＰやマイコン等に含まれる場合もある。
【００１９】
電圧検出手段４３は、直流母線電圧をＣＰＵ等に取り込み電圧換算できるようにする抵抗・コンデンサ等から成る分圧回路、Ａ／Ｄ変換器、増幅器等で構成される。
電流検出手段４４は、電流検出素子３により得られる両端電圧の出力をＣＰＵ等に取り込み電流換算できるようにするＡ／Ｄ変換器、増幅器等で構成される。
加速度検出手段４５は、端子２２内の加速度センサ２２ａにより得られる出力をＣＰＵ等に取り込み電流換算できるようにするＡ／Ｄ変換器、増幅器等で構成される。
【００２０】
また、トルク制御オン・オフ切り替え手段４６はスイッチ等で構成される。なお、本実施の形態では、ＣＰＵ４１の外部に切り替えスイッチを設ける例を示しているが、加速度センサ出力をＣＰＵに取り込んだ後、ＣＰＵ内でスイッチ切り替えする内部処理を行っても良い。
また、ＰＷＭ発生手段４２は、ＣＰＵで得られたＰＷＭ信号から、インバータ主回路２のスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを可能とするスイッチング素子駆動信号を生成する駆動回路で構成される。
なお、インバータ主回路２とインバータ制御装置４０によりインバータを構成する。
また、加速度センサ２２ａは振動情報提供手段を構成する。
【００２１】
図１の構成においては、加速度センサの設置方法が特徴であるので、この点について以下説明する。
図３に、圧縮機２１の外観図を示す。従来、加速度センサの取付位置としては、圧縮機２１の本体外周上やアキュームレータ２３の外周上、あるいは配管といった箇所で行っていた。取付方法は、粘着テープや接着材、あるいは金属片を使用して筐体に固定するといった方法がとられてきた。しかしながら、加速度センサの設置位置バラツキや、圧縮機・アキュームレータ・配管が円筒形状であることに起因した設置の不安定さや、電動機起動時・配管共振点付近を運転する時・停止時の振動によるセンサのはずれ等、信頼性面でも十分とは言えなかった。また、耐熱性や絶縁性も十分な方策が講じられているとは言えなかった。  
そこで、図３の端子２２内に加速度センサ２２ａを内蔵する方法を考案した。
【００２２】
図３は端子２２内に加速度センサを内蔵した端子（以下、端子モジュール２２と称す）の一例である。
図４（ａ）に端子モジュール２２周辺の断面図を、図４（ｂ）に端子モジュール２２を上から見た図を示す。
端子モジュール２２の外郭２２ｄは非絶縁材料（鉄等）であるが、各相リード線との中継端子２２ｅ〜２２ｇ及び加速度センサ２２ａは絶縁材料（ガラス等）で構成される絶縁材２２ｂにより絶縁されている。よって、加速度センサ２２ａは非絶縁タイプの安価なものを用いることも可能である。加速度センサ出力は出力リード線２２ｃによりインバータ制御装置４０に入力される。インバータ主回路２側からの出力リード線２３ａ〜２３ｃはリード線の中継端子２２ｅ〜２２ｇに繋がれ、さらに圧縮機内電動機へリード線２４ａ〜２４ｃにより接続されている。
【００２３】
このように端子モジュール２２内に圧縮機振動を計測可能な加速度センサ２２ａを内蔵することで、設置不具合、外乱、ノイズ、異常振動等に対して、信頼性高く振動計測を行うことが可能となる。また、設置スペースが不要で、システムの小型化も可能となる。
【００２４】
図５は端子モジュール２２に接続可能なコネクタ２５に、加速度センサを内蔵した一例（以下、コネクタモジュール２５と称す）である。
図６（ａ）にコネクタモジュール２５の断面図を示す。また、図５（ｂ）にコネクタモジュール２５の外観図を示す。
コネクタモジュール２５は、図６（ａ）・図６（ｂ）から分かるように、中継端子２２ｅ〜２２ｇの受け側２６ａ〜２６ｃ、加速度センサ２２ａ、及び各リード線２２ｃ・２３ａ〜２３ｃ以外は絶縁材２２ｂで構成されている。
図６（ｂ）のような構成でリード線をインバータ側に接続することで、図３の場合とほぼ同等の効果が得られる。また、既存圧縮機の形状・型変更が不可な場合は、このようなコネクタモジュール２５を用いることで、従来製品にも転用が可能である。
以下では、図３のようなタイプの加速度センサを用いた場合について制御の説明を行う。しかしながら電動機のトルク制御は、インバータの基本動作の上で行うものであるから、先にインバータ制御に関しての基本動作説明を行う。
【００２５】
図７に、ＣＰＵ４１において直流母線電流ＩｄｃからＰＷＭデューティを作成する工程のブロック図の一例を示す。
本ブロックは、電流検出手段４４で得られた直流母線電流Ｉｄｃから各相の相電流Ｉｕ〜Ｉｗを再現する相電流再現手段４１ａと、各相電流Ｉｕ〜Ｉｗから励磁電流とトルク電流を算出する励磁電流Ｉγ及びトルク電流Ｉδを求める手段４１ｂと、加減速による制御不安定を防止するための補償量Δωを算出する周波数補償器４８と、圧縮機シェル加速度Ｖｉｂから変調量ω'を算出する周波数変調量算出手段４７と、補償量Δωと変調量ω'と速度指令ω＊から１次角速度ω１を算出する加減算器と、励磁電流指令Iγ＊と励磁電流Ｉγとトルク電流Ｉδと１次角速度ω１から次回のγ軸電圧指令Vγ＊及びδ軸電圧指令Vδ＊を演算する電圧指令演算手段４１ｃと、γ軸電圧指令Vγ＊及びδ軸電圧指令Vδ＊を座標変換し各相電圧指令Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊を算出する各相電圧指令演算手段４１ｆと、１次角速度ω１からインバータ制御角θを演算する積分器４１ｇと、Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊及び母線電圧ＶｄｃからＰＷＭ信号Ｔｕｐ〜Ｔｗｎを作成するＰＷＭ信号作成手段４１ｄで構成される。
【００２６】
始めに相電流再現手段４１ａによりＩｄｃから各相のインバータ出力電流Ｉｕ〜Ｉｗを求める。直流母線電流Ｉｄｃに現れるインバータ出力電流Ｉｕ〜Ｉｗの情報はインバータ主回路２のスイッチング素子論理状態によって決まるので、各スイッチング素子に対応した所定タイミングでＩｕ〜Ｉｗを検出すればよい。インバータ主回路２のスイッチング素子４ａ〜４ｆは、上下アームについていずれか一方がＯＮされるものであるから、スイッチングモードは２３＝８通り存在する。本文では、各相の上アーム（４ａ〜４ｃ）を基準としたスイッチング状態表記として、スイッチング素子ＯＮ状態を１、ＯＦＦ状態を０とし、各スイッチングモードの基本電圧ベクトルを次のように称する。すなわち、
【００２７】
【表１】
0004906819.tif 000002
【００２８】
Ｉｕ〜Ｉｗのうち少なくとも２相分の電流情報が得られれば、電動機の３相平衡の原理（Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０）を利用し、残りの１相情報が検出できる。このようにして、３相の電流情報を得ることができる。本実施例では、直流母線から相電流を再現する方法を示したが、２相以上の電流検出が行えれば良いので、インバータと電動機の間の各相に流れる電流情報をカレントトランス等により検出する方法を用いても良い。また、インバータの各相下側アームに設けられた２素子または３素子の抵抗の両端電圧を検出することでも、同様に相電流情報を得ることができる。
Ｉｕ〜Ｉｗは、励磁電流及びトルク電流を求める手段４１ｂにより、励磁電流（γ軸電流Ｉγ）及びトルク電流成分（δ軸電流Ｉδ）に変換される。具体的には、Ｉｕ〜Ｉｗを数１に示すような３相２相変換行列[Ｃ１]、及び数２に示すような回転行列[Ｃ２]を用いることで行う。ただし、[Ｃ２] の は図７の積分器４１ｇの出力（インバータ制御角）で、回転方向が反時計回りの場合を示す。
【００２９】
【数１】
0004906819.tif 000003
【００３０】
【数２】
0004906819.tif 000004
【００３１】
なお、以下の本文では、パルスエンコーダ等の回転子位置を検出するセンサを用いる場合、回転子の電気角周波数とインバータの回転周波数はほぼ一致するので、回転子の電気角周波数と同一周波数でインバータが回転する座標系を回転座標系（ｄｑ座標系）と定義する。また、パルスエンコーダ等の回転子位置を検出するセンサを用いない場合は、インバータ制御部３０でｄｑ軸座標を正確に捉えることができず、実際には回転座標系（ｄｑ座標系）と位相差Δθだけずれてインバータが回転している。このような場合を想定して、インバータの出力電圧と同一周波数で回転する座標系を一般座標系（γδ座標系）と称し、回転座標系とは区別して扱うこととする。また本文におけるｄ軸及びｑ軸は、以下の意を示すものとする。すなわち、電動機１の回転子上でＮ極側をｄ軸とし、回転方向に９０度進んだ位相をｑ軸とする。
【００３２】
次に、γ軸電圧Vγ及びδ軸電圧Ｖδを求める。一般的なＩＰＭモータの定常運転時の電圧方程式は、数３で与えられる。上述したように、添え字のｄ、ｑはγ、δに相当する。Ld、Lqはそれぞれｄ軸、ｑ軸の各インダクタンスを示し、ωｍは実際の回転子回転角速度、φｆは誘起電圧定数、Ｒは相抵抗、ｐは微分演算子を示す。
【００３３】
【数３】
0004906819.tif 000005
【００３４】
数３の一般式に基づき電圧指令演算手段４１ｃにて、励磁電流Ｉγとトルク電流Ｉδと一次角速度ω１から速度制御を含む各種ベクトル制御を行い、次回のγ軸電圧指令Vγ＊及びδ軸電圧指令Vδ＊を求める。
【００３５】
また、各相電圧指令演算手段４１ｆにて、各相電圧指令Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊を求める。具体的には、Ｖγ、Ｖδを数４に示すような２相３相変換行列[C1-1]を用いることで行う。
【００３６】
【数４】
0004906819.tif 000006
【００３７】
次にＰＷＭ信号作成手段４１ｄにより、各アームのＯＮ時間、あるいはＯＦＦ時間を演算する。各相電圧指令Ｖｕ＊〜Ｖｗ＊を母線電圧Ｖｄｃで除して各相デューティを算出する。各相デューティの算出については、上記３角波比較ＰＷＭ方式の例を示したが、電圧利用率の改善を狙い空間ベクトル変調等を用いて行っても良い。
【００３８】
このようにして１キャリア周期中のスイッチング時間を換算しＰＷＭ信号Ｔｕｐ〜Ｔｗｎとして出力する。これを受けて、ＰＷＭ発生手段４２によりインバータ主回路２のスイッチング素子４ａ〜４ｆを制御し、電動機１４を駆動する。
また加減速時の制御安定性のために、周波数補償を行う。方法は様々であるが、一例として図８のような周波数補償器４８を設ける。本図は、δ軸電流ＩδにＰＤ制御（比例微分制御）を行うことにより周波数補償成分を算出するものであり、具体的には、ハイパスフィルタ８２でδ軸電流Ｉδの低域成分をカットし、増幅器８５によってゲインＧａを乗じた成分Δωを算出し、このΔωを図７のブロックにて角速度指令ω＊から減じて補償を行う例である。
【００３９】
また、図１に示すトルク制御オン・オフスイッチ４６がオフ設定時は、周波数変調成分ω'は０となる。トルク制御オン・オフスイッチがオン設定時は圧縮機シェル加速度Ｖｉｂを観測し、周波数変調手段４７によって生成される周波数変調成分ω'が角速度指令ω＊（この角速度指令ω＊外部から設定される周波数指令ｆ＊から簡単に求められる）に加算される。オン直後は、変調を少しずつかけていくようにする（以下、ソフトスタートと称す）。特に過負荷が大きい領域では、ソフトスタートを行うことで、急峻な電流が流れることを防止でき、安定動作が実現できる。
【００４０】
以下、このような装置においてトルク制御を行う方法について説明する。
図１１に、圧縮機のメカ系の振動モデルの概略図を示す。
圧縮機シェル側の運動方程式は数５で表すことができる。
【００４１】
【数５】
0004906819.tif 000007
【００４２】
また、回転子の運動方程式は数６で示すことができる。
【００４３】
【数６】
0004906819.tif 000008
ただし、Tm、Tlは電動機出力トルク、圧縮機負荷トルクを示す。またθr、θshは、回転子回転角、圧縮機シェル回転角(重心位置基準)を示す。またDshは粘性係数、ｋshは配管及び圧縮機支持剛性のバネ定数を示す。またJr、Jshは回転子の慣性モーメント、圧縮機シェルの慣性モーメントを示す。数５において、Jsh、Dsh、Kshは実験等により、事前に求めることができる既知なパラメータである。また、Tmは例えば、数７のように求めることができる。ここで、Ｐｍは定数である。
【００４４】
【数７】
0004906819.tif 000009
【００４５】
以上より、図１２のようなＴｌ算出ブロックを得ることができる。
【００４６】
一方、図１３に相電流波形の例を示す。通常のトルク制御無時の運転では、図１３（ａ）のように相電流波形が一定とならない。この時、出力トルクＴｍも一定とならずに機械角に応じて回転周期変動を有している。よって、図１２のブロックによりＴｌを算出する際、制御の応答速度等により正しくＴｌを算出できない場合があり、この状態でＴｌを求めてトルク制御を行うと、特に過負荷時には十分な制振性能を得ることができない。
【００４７】
そこで、Ｔｌ算出時においては図８の周波数補償器４８の応答ゲインＧａを大きくし、制御系の応答速度を早めることで、負荷トルクの周期変動に依らずに出力トルクＴｍを一定値に近づける。本制御により、負荷変動に依らず、出力トルクＴｍを一定にする（以下、本文では定トルク制御と称す）。定トルク制御状態においては、Ｔｌを精度良く求めることができる。
【００４８】
また、制御対象によっては上記定トルク制御において、十分な速度応答を得るためにＧａを大きくする必要があるが、あまり大きくし過ぎると外乱ノイズに対して耐力が落ちる。このような場合は、定トルク制御にフーリエ変換を併用して積分機能を持たせることで、外乱ノイズ等の影響を受けにくくすることが可能である。具体的には図９に示すように、インバータ制御角θｅ（電気角）より電動機の極対数ｐを考慮して機械角θmを算出し、δ軸電流をハイパスフィルタ８２に通した後、分岐して一方は図８と同様に増幅器８５により応答ゲインＧａを乗ずる。他方は機械角θｍで積分補償を行う成分（１次成分）を算出する。この成分の算出は以下のように行う。始めに、座標変換部８３ａ、８３ｂはハイパスフィルタ８２の出力を機械角θｍで２軸直交成分にフーリエ変換する。次に、座標変換部８３ａ、８３ｂから出力された各２軸直交成分をそれぞれフィルタ８７ａ、８７ｂに通すことで外乱ノイズ等の成分が除去され、２軸直交成分の１次成分のみがそれぞれ抽出される。
【００４９】
次に、フィルタ８７ａ、８７ｂから出力された２軸直交成分の１次成分の各々に対して、増幅部８６ａ、８６ｂで応答ゲインＧｂを乗算した後、積分器８１ａ、８１ｂにより機械角θｍの脈動成分に寄与する積分補償を行う。次に、座標変逆換部８４ａ、８４ｂは積分器８１ａ、８１ｂから出力された各直交成分に対して機械角θｍでフーリエ逆変換を行い、さらに加算器８８によってこれらを加算することで積分補償されたδ軸電流の１次成分を抽出することができる。加算器８８ではさらにこの積分補償されたδ軸電流の１次成分と増幅器８５からの出力とを減算することにより外乱ノイズ等を含む機械角θｍの脈動成分の周波数（Δω'）を抽出することができる。この後、この加算器８８の出力Δω'を速度指令ω＊に加算することにより補償が行われる。
【００５０】
このようにフーリエ変換を用いた積分補償を行い、負荷追従性を高めることで、応答ゲインＧａへの依存度があまりなく且つ外乱ノイズに対して強く、また高精度な定トルク制御が実現可能である。また、本実施の形態での直流母線経路に挿入された抵抗の両端電圧を検出するといったノイズを多く含むようなシステムに対しても安定にトルク制御を行うことができる。定トルク制御を用いて、トルク電流１次成分を抽出し負荷追従性を高めた状態においては、相電流波形は図１０（ｂ）のようになる。このような条件下では、Ｔｍを一定と見なせる。Ｔｍを一定にした定トルク制御状態において、図１２に示すＴｌを求めることで、真値に近い負荷状態を算出することができる。
【００５１】
図１４に、シングルロータリ圧縮機使用時に定トルク制御を実施して求めた機械角に対するＴｌの様子を示す。機械角θｍに対してのＴｌをデータとして記憶させておき、γ軸電圧・電流、δ軸電圧・電流等の状態量を操作することでトルク制御を行う。
【００５２】
例えば、数３で見ると、ｄ軸電圧（γ軸電圧）、ｑ軸電圧（δ軸電圧）の電圧方程式に、実角速度ωｍの項が含まれるため、制御側で１次角速度ω１を変化させることでもトルク操作が可能である。周波数変調手段４７において、図１４のＴｌを出力トルクＴｍの目標値として、繰り返し制御等によりＴｍをＴｌに近づくように学習させる。学習結果を角速度指令に加算することで、精度良くトルク制御を行うことが可能となる。
【００５３】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２にかかる圧縮機、トルク制御装置、及びその周辺装置について図面を参照しながら説明する。図１５は、実施の形態２にかかる圧縮機、トルク制御装置、及びその周辺装置についての全体構成を示すブロック図である。
【００５４】
本実施の形態２においては、加速度センサの設置位置が圧縮機表面の端子内あるいは端子と接続するコネクタ内ではなく、圧縮機表面の端子を保護するカバーに埋め込まれている点（端子カバーモジュールとする点）が特徴である。
図１６に、端子カバーモジュール２６を含む圧縮機の外観図を示す。
図１７（ａ）に端子カバーモジュール周辺の断面図、図１７（ｂ）に端子カバーモジュール周辺を上面から見た図を示す。
図１７（ａ）から分かるように、加速度センサはカバー内に埋め込まれた形状をとる。
端子カバー２７ａに用いられる樹脂は、絶縁材料が用いられる。この場合、絶縁材料で囲まれるため、加速度センサ２２ａは非絶縁型でも対応可能である。また、カバーを固定するために、圧縮機表面にサポートがある場合は、ネジ等（２７ｂ）で固定しても良い。
【００５５】
このようにして、圧縮機表面でなくても振動計測を行うことが可能である。
図１８に、同一回転数・負荷条件にて端子モジュール箇所｛図１８（ａ）｝及びカバーモジュール部｛図１８（ｂ）｝での加速度センサの出力比較を行った結果を示す｛トルク制御無時の比較｝。図より、カバーモジュール部の方が、加速度出力が小さくなっているのが分かる。図１８（ｂ）では、カバーによる出力減衰が見られるが、波形形状は変化しないため、カバー内に埋め込む方法でも十分に振動計測が可能である。
【００５６】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３にかかる圧縮機、トルク制御装置、及びその周辺装置について図面を参照しながら説明する。実施の形態３では、ツインロータリ圧縮機を取り扱う。
２シリンダー型の圧縮機は、従来負荷トルク脈動が小さかったため、トルク制御の必要性が薄かったが、年々部品の軽量化が進み、メカ系の慣性モーメントが小さくなる傾向にあり、２シリンダー型の圧縮機に対してもトルク制御を行うニーズが出てきた。
また、２シリンダー型では、高効率であることも重視されるため、トルク制御と高効率運転の共調・切替え制御が求められてきている。
また、２シリンダー型では、トルク変動のピークが機械角１周期のうちに２つ表れるため、高速に対応できる制御が必要となる。
実施の形態１〜２を拡張すれば、制御側の小変更のみで２シリンダー型圧縮機に対しても、十分性能確保が可能なトルク制御装置を提供可能である。
図１９に、ツインロータリ圧縮機の負荷トルク・出力トルク及び機械角・電気角（電動機極対数３極の場合）の一例を示す。
図１９（ａ）は、負荷トルクを示している。図中のTは、１周期を示す。また、図１９（ｅ）は機械角・図１９（ｆ）は電気角を示している。これらの図より、１周期中に負荷脈動が２回表れるのが、ツインロータリ圧縮機の特徴である。よって、機械角に対して、２次成分を抽出してトルク制御を行うことで負荷トルクを抑制する必要がある。
図１９（ｂ）は、以下に説明する方法で２次成分を抽出してトルク制御を行った時の出力トルクを示している。
図１９（ｃ）は、以下に説明する方法で２次成分を抽出して定トルク制御を行った時の出力トルクを示している。
以下、実現方法について具体的に説明する。
【００５７】
本実施の形態３は、制御方法に特徴があり、装置自体は図１、図２または図１５のいずれを用いても良い。例として、図１を参照しながら説明する。ツインロータリ圧縮機の制御は、シングルロータリ圧縮機と比較して、２次成分を抽出して補償する点が異なる。ここでは、この相違点に関して説明する。
【００５８】
シングルロータリ圧縮機の場合と同様に、ツインロータリ圧縮機の場合であっても、負荷トルクＴｌ算出時においては図８の周波数補償器４８の応答ゲインＧａを大きくし、制御系の応答速度を早めることで、負荷トルクの周期変動に依らずに出力トルクＴｍを一定値に近づける。このような定トルク制御を用いることで、Ｔｌを精度良く求めることができる。また、制御対象によっては上記定トルク制御において、十分な速度応答を得るためにＧａを大きくする必要があるが、あまり大きくし過ぎると外乱ノイズに対して耐力が落ちる。このような場合は、定トルク制御に積分機能を持たせることで、外乱ノイズ等の影響を除去することが可能である。ここで、シングルロータリ圧縮機の場合は、図９を用いて行った。ツインロータリ圧縮機の場合は、図２０を用いて行う。
すなわち、インバータ制御角θｅ（電気角）より電動機の極対数を考慮して機械角θmを算出した後、ツインロータリ用にゲイン８９を乗じ（２倍）、機械角の２次成分θm2を算出する。θm2を用いて、座標変換８３ａ〜８３ｂでハイパスフィルタ８２の出力を座標変換（２軸直交成分にフーリエ変換）し、機械角２次成分に同期した直流量を算出する。次に、フィルタ８７ａ、８７ｂから出力された２軸直交成分の２次成分の各々に対して、増幅部８６ａ、８６ｂで応答ゲインＧｂを乗算した後、積分器８１ａ、８１ｂにより機械角θｍ2の脈動成分に寄与する積分補償を行う。次に、座標逆変換部８４ａ、８４ｂは積分器８１ａ、８１ｂから出力された各直交成分に対して機械角θｍ2で座標逆変換（フーリエ逆変換）を行い、交流量に戻す。さらに加算器８８によってこれらを加算することで積分補償されたδ軸電流の２次成分を抽出することができる。加算器８８ではさらにこの積分補償されたδ軸電流の２次成分と増幅器８５からの出力とを減算することにより外乱ノイズ等を含む機械角θｍ2の脈動成分の周波数（Δω'）を抽出することができる。この後、この加算器８８の出力Δω'を速度指令ω＊に加算することにより補償が行われる。
【００５９】
図２１に、ツインロータリを用いて定トルク制御を行った際の波形例を示す。図では、負荷トルク・出力トルク・機械角・モータ電流波形を示しており、途中で制御無の状態から定トルク制御を行う状態に切り替えた例を示している。図では、制御有無の違いが分かりやすいように、積分器８１の応答速度を早めた結果を示している。応答性がそれほど求められないシステムでの使用の際は、応答速度をさげることで、急峻なトルク変化を無くすことができる。
以上のように、ツインロータリ圧縮機を用いて定トルク制御を行う場合は、機械角２次成分を扱うため、ＣＰＵ占有率が上がる。そのため、適当なプロセッサを選定することで対応可能である。
この点を除けば、ツインロータリ圧縮機に対しても、制御方法・装置の変更が少なく、システムの実現が可能である。
また高精度な定トルク制御が実現可能である。
また、定トルク制御は、図２１の右側に示したように、モータのピーク電流が下がるため、銅損低減・インバータ損低減が可能となる。よって、高効率運転にも適している。
【００６０】
次に、ツインロータリ圧縮機を用いたトルク制御について説明する。ツインロータリ圧縮機を用いたシステムに対しても安定にトルク制御を行うことができる。上記定トルク制御を用いて、トルク電流２次成分を抽出し負荷追従性を高めた状態においては、モータ電流波形は図２１の右側のようになる。このような条件下では、Ｔｍをほぼ一定と見なせる。Ｔｍを一定にした定トルク制御状態において、シングルロータリ圧縮機の場合と同様な方法でＴｌを求めることで、真値に近い負荷状態を算出することができる。
シングルロータリ圧縮機と同様、機械角１次成分θｍ（または機械角２次成分θｍ２）に対してのＴｌをデータとして記憶させておき、γ軸電圧・電流、δ軸電圧・電流等の状態量を操作することでトルク制御を行う。
波数変調手段４７において、図１９（ａ）のようなＴｌを出力トルクＴｍの目標値として、繰り返し制御等によりＴｍをＴｌに近づくように学習させる。学習結果を角速度指令に加算することで、ツインロータリ圧縮機であっても精度良くトルク制御を行うことが可能となる。
【００６１】
図２２に、ツインロータリ圧縮機駆動時のトルク制御有・無時のモータ電流波形と機械角（１次成分）・負荷トルク・出力トルクの一例を示す。トルク制御実施時には、若干モータ電流ピーク値が大きくなる。この点を除けば、システムとしての振動抑制効果が得られる。
負荷条件や動作環境を考慮し、以上のような定トルク制御とトルク制御を適切なタイミングで切り替えることで、高効率で、かつ振動に対しても強いシステム構築が行える。
【００６２】
上述したように、この発明に係る圧縮機は、電動機と、電動機の回転に伴って発生する振動を検出する振動検出手段と、振動検出手段が検出した振動情報を、電動機を駆動する外部のインバータに提供する振動情報提供手段と、を備えたので、出力トルク変動に起因する負荷トルク検出誤差が少なく、精度良く制振制御が可能である。
【００６３】
また、この発明に係る圧縮機では、振動情報提供手段はインバータと電動機を結ぶために圧縮機本体に埋込まれた端子モジュールまたは端子モジュールに接続されるコネクタまたは端子モジュールを覆って保護するカバーモジュールに設けられるので、設置位置形状に起因した設置不具合が無く、電動機起動時・配管共振点付近を運転する時・停止時の振動によるセンサのはずれ等がなくなり、信頼性が向上する。また、耐熱性や絶縁性も向上する。また、設置スペースが大きくならず、システムの小型化が図れる。
【００６４】
また、この発明に係る電動機のトルク制御装置は、圧縮機に内蔵された電動機を駆動するインバータを備え、インバータは、振動情報提供手段を介して振動検出手段から提供された振動情報に基づいて補償データを作成し、この補償データに基づいて電動機の振動抑制を行うので、出力トルク変動に起因する負荷トルク検出誤差が少なく、精度良く制振制御が可能である。また、外乱ノイズに対しても強い。
【００６５】
また、この発明に係る圧縮機、トルク制御装置、及びその周辺装置は、ツインロータリ圧縮機に対しても、適用可能であるので、圧縮機変更による制御方法・装置の変更が少なく、システム実現が可能である。
【００６６】
また、この発明に係る圧縮機、トルク制御装置、及びその周辺装置は、定トルク制御時にモータのピーク電流が下がるため、銅損低減・インバータ損低減が可能となる。よって、高効率運転にも適している。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施の形態１による冷凍空調制御装置の構成図である。
【図２】実施の形態１による冷凍空調制御装置の別の構成図である。
【図３】実施の形態１による圧縮機の外観図である。
【図４】実施の形態１による加速度センサ内蔵型端子モジュールの断面図と端子モジュールを上面から見た図である。
【図５】実施の形態１による圧縮機の端子に加速度センサ内蔵型コネクタを接続した参考図である。
【図６】実施の形態１による圧縮機の端子に加速度センサ内蔵型コネクタを接続した際のコネクタ及び端子部の断面図とコネクタの外観図である。
【図７】実施の形態１による、ＣＰＵ４１において直流母線電流ＩｄｃからＰＷＭデューティを作成する工程のブロック図の一例である。
【図８】実施の形態１による、周波数補償器の一例である。
【図９】実施の形態１による、周波数補償器の別の例である。
【図１０】実施の形態１による、直流母線電流観測時に観測可能な相電流を示す図である。
【図１１】実施の形態１による圧縮機のメカ系の振動モデルの概略図である。
【図１２】実施の形態１による圧縮機の負荷トルク算出ブロック図である。
【図１３】実施の形態１による、トルク制御無時及び定トルク制御実施時の相電流波形の様子を示した図である。
【図１４】実施の形態１による、算出した負荷トルクの様子を示した図である。
【図１５】実施の形態２による、冷凍空調制御装置の構成図である。
【図１６】実施の形態２による圧縮機の外観図である。
【図１７】実施の形態２による加速度センサ内蔵型端子カバーモジュール周辺の断面図とカバーモジュール周辺を上面から見た図である。
【図１８】実施の形態１による端子モジュール部での加速度と、実施の形態２によるカバーモジュール部での加速度の比較を示す図である。
【図１９】実施の形態３による、ツインロータリ圧縮機の負荷トルク・出力トルク及び機械角・電気角（電動機極対数３極の場合）の一例を示した図である。
【図２０】実施の形態１による、周波数補償器の別の例である（ツインロータリ圧縮機を使用した場合）。
【図２１】実施の形態３による、ツインロータリ圧縮機駆動時の定トルク制御有・無時（制御切替時）のモータ電流波形と機械角（１次成分）・負荷トルク・出力トルクの一例を示した図である。
【図２２】実施の形態３による、ツインロータリ圧縮機駆動時のトルク制御有・無時のモータ電流波形と機械角（１次成分）・負荷トルク・出力トルクの一例を示した図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ａ、１ｂ  直流母線、２  インバータ主回路、３  電流検出素子、３ａ〜３ｃ  相電流検出素子、４ａ〜４ｆ  スイッチング素子、５ａ〜５ｆ  ダイオード、６  平滑コンデンサ、１２ａ〜１２ｃ  端子、１３ａ〜１３ｃ  端子、１４  電動機、１５ａ  Ｕ相巻線、１５ｂ  Ｖ相巻線、１５ｃ  Ｗ相巻線、２１  圧縮機、２２ａ  加速度センサ、２２ｂ  絶縁材、２２ｃ  加速度センサの出力リード線、２２ｄ  端子材料、２２ｅ〜２２ｇ  各相の中継端子、２３  アキュムレータ、２３ａ〜２３ｃ  インバータ主回路と圧縮機表面に設置された端子を結ぶリード線、２４ａ〜２４ｃ  圧縮機表面に設置された端子と圧縮機に内蔵された電動機を結ぶリード線、２５  加速度センサ内蔵型コネクタ、２６  端子カバーモジュール、２６ａ〜２６ｃ  各相の端子の受け側、２７ａ  端子カバー、２７ｂ  固定用ネジ、４０  インバータ制御装置、４１  ＣＰＵ、４１ａ  相電流再現手段、４１ｂ  励磁電流とトルク電流を求める手段、４１ｃ  電圧指令演算手段、４１ｄ  ＰＷＭ信号作成手段、４１ｅ〜４１ｆ  各相電圧指令演算手段、４１ｇ  積分器、４２  ＰＷＭ発生手段、４３  電圧検出手段、４４  電流検出手段、４５  加速度検出手段、４６  トルク制御オン・オフ切替手段、４７  周波数変調手段、４８  周波数補償器、６０  基板、８１、８１ａ、８１ｂ  積分器、８２  ハイパスフィルタ、８３、８３ａ、８３ｂ  座標変換手段、８４、８４ａ、８４ｂ  座標逆変換手段、８５  増幅器、８６ａ、８６ｂ  増幅器、８７ａ、８７ｂ  フィルタ、８８  加算器、８９  増幅器。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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