DE10245823A1

DE10245823A1 - Verfahren und Gerät zur Steuerung eines geschalteten Reduktanzmotors und Kompressor

Info

Publication number: DE10245823A1
Application number: DE10245823A
Authority: DE
Inventors: Shoichi Ieoka
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2003-05-22
Also published as: US6784633B2; US20030062869A1; JP2003111488A

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines geschalteten Reduktanzmotors (35) umfasst die Schritte Steuern einer angelegten Spannung zur Zufuhr eines konstanten Stroms zu jeder Spule (43) des geschalteten Reduktanzmotors (35) in Rotationsreihenfolge und Bestimmen eines Schaltzeitpunkts zum Schalten der Phasen (u, v, w) der Spulen (43), derart, dass das Schalten auf eine erregte Phase (u, v, w) auftritt, wenn das Variationsausmaß der an die Spule (43) mit der erregten Phase angelegten Spannung im Wesentlichen Null ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zur Steuerung eines geschalteten Reduktanzmotors (der nachstehend als SR-Motor abgekürzt ist) und einen Kompressor, der den SR-Motor anwendet, der durch das Steuergerät gesteuert wird.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Wechselstrommotor ist ein SR-Motor kleiner und weist einen einfacheren Aufbau auf, der zu einer Verringerung der Kosten beiträgt. Der Strom oder die Spannung des SR-Motors muss entsprechend der Position des Rotors auf Grund des Prinzips der Drehmomenterzeugung gesteuert werden. Daher ist allgemein ein optischer oder magnetischer Positionssensor für den Motor an einer Motorachse des SR-Motors angeordnet.
Jedoch ist, falls der Positionssensor an dem SR-Motor angebracht ist, die Größe des Systems, das mit dem SR- Motor ausgerüstet ist, erhöht und wird die Zuverlässigkeit verschlechtert. Außerdem beschränken die Einbauerfordernisse des Systems mit dem SR-Motor die Einbauposition. Dies macht die Vorteile des SR-Motors zunichte.
Daher wurde ein Verfahren und ein Gerät zur Steuerung des SR-Motors ohne Bereitstellung eines Positionssensors an dem SR-Motor entwickelt. In diesem Verfahren und Gerät wird der SR-Motor durch Schätzen der Position des Rotors gesteuert. Fig. 5 zeigt einen Graphen der Magnetisierungseigenheiten des SR-Motors. Fig. 5 zeigt ein Eins-zu-Eins-Verhältnis zwischen der magnetischen Flussverkettung λ und dem Spulenstrom i für jede Rotorposition Θ (wobei die Rotorposition Θ 90° bei einer ausgerichteten Position beträgt, und die Rotorposition Θ 45° bei einer nicht ausgerichteten Position beträgt).

Es wird in Betracht gezogen, dass die Position des Rotors auf der Grundlage der Magnetisierungseigenheiten geschätzt werden kann. Beispielsweise konzentriert sich die Druckschrift "The Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan D" (Juni, 2000, Veröffentlichungs-Nr. 795-801) auf die Tatsache, dass jede Rotorposition ein Eins-zu-Eins-Verhältnis mit dem Spulenstrom und der magnetischen Flussverkettung einer Phase aufweist. Die vorstehend beschriebene Druckschrift offenbart eine vereinfachte Gleichung der Magnetisierungseigenheit zum Einschätzen der Position des Rotors und schlägt einen Algorithmus für eine Positionsschätzung auf der Grundlage der Gleichung vor.

Genauer offenbart die vorstehend beschriebene Druckschrift ein einfache Gleichung, die die magnetische Flussverkettung λ mit dem Spulenstrom i und die Rotorposition Θ auf der Grundlage der nachstehenden grundsätzlichen Gleichung (1) beschreibt, die die magnetische Flussverkettung λ(t) beschreibt. Somit wird die Rotorposition unter Verwendung des Spulenstroms i und der magnetischen Flussverkettung λ geschätzt.

λ(t) = ∫{Vph(t) - R i(t)}dt (1)

In der vorstehenden Gleichung Vph(t) die an die Spule angelegte Spannung dar, stellt R den Spulenwiderstandswert dar und stellt i(t) den Spulenstrom dar.

Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2001-128477 offenbart eine Steuerungsvorrichtung, bei der ein Umrichter Impulsspannung oder -strom einer Statorspule jeder Phase eines SR-Motors zuführt, wodurch der SR-Motor betätigt wird. Die Steuerungsvorrichtung weist eine Referenzsignalerzeugungseinrichtung, die ein Referenzsignal ungeachtet der Position eines Rotors des SR-Motors erzeugt, und eine Drehzahlerfassungseinrichtung auf, die die Drehzahl des Rotors ohne Verwendung des Referenzsignals erfasst. Auf der Grundlage des erzeugten Referenzsignals und der erfassten Drehzahl steuert die Steuerungseinrichtung den Umrichter durch eine Umrichtersteuerungseinrichtung zur Einstellung der Phase der Impulsspannung oder des Impulsstroms derart, dass ein Vorwärtsdrehmoment erzeugt wird. Die Drehzahlerfassungseinrichtung ist ebenfalls eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer magnetischen Flussverkettung λ auf.

Jedoch ist, obwohl eine einfache Gleichung für den Positionsschätzalgorithmus des vorstehend beschriebenen Verfahrens verwendet wird, die Berechnung zur Schätzung der Rotorposition Θ kompliziert. Somit ist es erforderlich, eine Hochleistungs-CPU oder einen digitalen Signalprozessor (DSP) zu verwenden, wodurch die Kosten erhöht werden.

In der Steuerungsvorrichtung der Druckschrift Nr. 2001- 128477 ist zusätzlich zu der Referenzsignalerzeugungseinrichtung, die ein Referenzsignal ungeachtet der Position des Rotors des SR- Motors erzeugt, die Drehzahlerfassungseinrichtung erforderlich, die die Drehzahl ohne Verwendung des Referenzsignals erfasst. Dies verkompliziert der Aufbau der Steuerungsvorrichtung und erhöht die Last auf der CPU. Folglich ist eine Hochleistungs-CPU erforderlich.

In letzter Zeit wurde ein System (Leerlaufstoppsystem) entwickelt, das automatisch eine Maschine stoppt, wenn ein Fahrzeug bei einer Fahrt auf Stadtstraßen zeitweilig an einer Ampel stoppt, und eine Maschine unter einer vorbestimmten Bedingung erneut startet, um Abgas zu verringern und Kraftstoff wirtschaftlich zu verbrauchen. Eine Betätigungseinrichtung für eine derartige Fahrzeugausrüstung ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-324668 offenbart. Die Betätigungseinrichtung betätigt einen Kompressor, der in einem Kühlkreis einer Fahrzeugklimaanlage angeordnet ist, mittels Leistung aus einer Brennkraftmaschine, wenn die Brennkraftmaschine läuft. Wenn die Brennkraftmaschine gestoppt ist, wird der Kompressor durch einen Motor betätigt. Der Motor, der an den Kompressor der Fahrzeugklimaanlage angebracht ist, wird mit einer relativ geringen Drehzahl (gleich oder kleiner als 1000 U/min) und mit einem konstanten Drehmoment betätigt, wenn er während eines Leerlaufstopps der Brennkraftmaschine betätigt wird. Somit muss, wenn SR-Motoren für einen derartigen Motor verwendet wird, die Drehzahl nicht genau erfasst werden. Daher ist es lediglich erforderlich, dass die Phasen derart geschaltet werden, dass der Motor zuverlässig durch ein Vorwärtsdrehmoment angetrieben wird.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines SR-Motors zu schaffen, der einen einfachen Aufbau hat und die Last auf eine CPU verringert, und die geeignet ist für einen Fall, in dem ein Motor mit einer relativ geringen Drehzahl und einem konstanten Drehmoment angetrieben wird. Erfindungsgemäß soll weiterhin ein Kompressor geschaffen werden, der den SR-Motor anwendet, der durch das vorstehend beschriebene Steuerungsverfahren angetrieben wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren wie in Patentanspruch 1 dargelegt und alternativ durch eine Steuerungsvorrichtung wie in Patentanspruch 7 definiert, oder einen Kompressor wie in Patentanspruch 14 definiert, gelöst.

Zur Lösung der vorstehend Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Steuerung eines geschalteten Reduktanzmotors bereitgestellt. Der Reluktanzmotor weist eine Vielzahl von Spulen auf. Jede dieser Spulen durchläuft einen Zyklus von Phasen einschließlich einer erregten Phase. Das Verfahren weist die Schritte auf: Steuern einer angelegten Spannung zur Zufuhr eines konstanten Stroms zu jeder Spule des geschalteten Reduktanzmotors in Rotationsreihenfolge, und Bestimmen eines Schaltzeitpunkts zum Schalten der Phasen der Spulen derart, dass das Schalten auf die erregte Phase auftritt, wenn das Variationsausmaß der an die Spule mit der erregten Phase angelegten Spannung im wesentlichen null ist.

Erfindungsgemäß wird außerdem eine Steuerungsvorrichtung geschaffen, die an einem geschalteten Reduktanzmotor mit einer Vielzahl von Phasen angeordnet ist. Jede der Spulen durchläuft einen Zyklus von Phasen einschließlich einer erregten Phase. Die Steuerungsvorrichtung weist eine erste Erfassungseinrichtung, eine zweite Erfassungseinrichtung, einen Umrichter und eine Umrichtersteuerungseinrichtung auf. Die erste Erfassungseinrichtung erfasst den den Spulen zugeführten Strom. Die zweite Erfassungseinrichtung erfasst die an die Spulen angelegte Spannung. Der Umrichter erzeugt den den Spulen zugeführten Strom. Die Umrichtersteuerungseinrichtung steuert den Umrichter zum Schalten der erregten Phasen, wenn die angelegte Spannung niedriger oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, der auf der Grundlage des Produkts des Widerstandswerts der Spule entsprechend der angelegten Spannung und des durch die erste Erfassungseinrichtung erfassten Stromwertes bestimmt wird.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Kompressor mit einem geschalteten Reduktanzmotor geschaffen, der eine Vielzahl von Phasen aufweist. Der geschaltete Reduktanzmotor weist eine Vielzahl von Spulen auf. Jede der Spulen durchläuft einen Zyklus von Phasen einschließlich einer erregten Phase. Der geschaltet Reluktanzmotor weist eine Steuerungsvorrichtung auf. Die Steuerungsvorrichtung weist eine erste Erfassungseinrichtung, eine zweite Erfassungseinrichtung, einen Umrichter und eine Umrichtersteuerungseinrichtung auf. Die erste Erfassungseinrichtung erfasst den den Spulen zugeführten Strom. Die zweite Erfassungseinrichtung erfasst die an die Spulen angelegte Spannung. Der Umrichter erzeugt den den Spulen zugeführten Strom. Die Umrichtersteuerungseinrichtung steuert den Umrichter zum Schalten der erregten Phasen, wenn die angelegte Spannung niedriger oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, der auf der Grundlage des Produkts des Widerstandswerts der Spule entsprechend der angelegten Spannung und des durch die erste Erfassungseinrichtung erfassten Stromwertes bestimmt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung deutlich, in denen als Beispiel die Prinzipien der Erfindung veranschaulicht sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Steuerungsvorrichtung für einen SR-Motor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
Fig. 2(a) eine schematische Darstellung eines Rotors, der in dem SR-Motor gemäß Fig. 1 angeordnet ist, wenn der Rotor sich in einer nicht ausgerichteten Position befindet,
Fig. 2(b) eine schematische Darstellung des Rotors, der in dem SR-Motor gemäß Fig. 1 angeordnet ist, wenn sich der Rotor an einer ausgerichteten Position befindet,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Kompressors, der den SR-Motor anwendet,
Fig. 4 einen Graphen, der das Verhältnis zwischen dem durch eine Spule fließenden Strom und der angelegten Spannung darstellt,
Fig. 5 einen Graphen, der das Verhältnis zwischen dem Spulenstrom und der magnetischen Flussverkettung des SR- Motors darstellt, und
Fig. 6(a) und 6(b) schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels für die Anordnung einer Stromerfassungseinrichtung.
Ein Kompressor gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist nachstehend anhand von Fig. 1 bis 5 beschrieben. Der Kompressor bildet einen Teil eines Kühlkreises einer Fahrzeugklimaanlage.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Steuerungsvorrichtung für einen SR-Motor, der in dem Kompressor angeordnet ist. Fig. 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung des Kompressors. Das linke Ende (wo die Riemenscheibe angeordnet ist) des Kompressors gemäß Fig. 3 ist als die Vorderseite des Kompressors definiert.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, weist der Kompressor 10 einen Zylinderblock 11, ein vorderes Gehäuseteil 12, der an dem vorderen Ende des Zylinderblocks 11 befestigt ist, und ein rückwärtiges Gehäuseteil 14 auf, das an dem rückwärtigen Ende des Zylinderblocks 11 befestigt ist. Eine Ventilscheibenanordnung 13 ist zwischen dem vorderen Gehäuseteil 12 und dem rückwärtigen Gehäuseteil 14 angeordnet. Das vordere Gehäuseteil und das rückwärtige Gehäuseteil 12, 14 und der Zylinderblock 11 sind miteinander mittels Bolzen befestigt. Der Zylinderblock 11 und das vordere Gehäuseteil 12 grenzen eine Kurbelkammer 15 ab.
Eine Antriebswelle 16 verläuft durch die Kurbelkammer 15 und wird drehbar durch das vordere Gehäuseteil 12 und den Zylinderblock 11 mit einem radialen Lager 16a gestützt. Eine Anschlagscheibe 17, die an der Antriebswelle 16 befestigt ist, eine Nockenscheibe bzw. Kurvenscheibe, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Taumelscheibe (swash plate) 18 ist, und ein Scharniermechanismus 19, der zwischen der Anschlagsscheibe 17 und der Taumelscheibe 18 angeordnet ist, sind in der Kurbelkammer 15 untergebracht. Ein axiales Lager 20 ist zwischen der Anschlagscheibe und der inneren Oberfläche des vorderen Gehäuseteils 12 angeordnet. Die Taumelscheibe 18 gleitet entlang der Antriebswelle 16 und neigt sich in Bezug auf die axiale Richtung der Antriebswelle 16. Die Anschlagsscheibe 17 und der Scharniermechanismus 19 ermöglichen ein Rotieren der Taumelscheibe 18 einstückig mit der Antriebswelle 16.
Der Zylinderblock 11 weist Zylinderbohrungen 11a (von denen lediglich eine gezeigt ist) auf, die mit gleichen Winkelintervallen um die Antriebswelle 16 angeordnet sind. Jede Zylinderbohrung 11a nimmt einen einköpfigen Kolben 21 auf. Jeder Kolben 21 bewegt sich innerhalb der entsprechenden Zylinderbohrung 11a hin und her. Eine Kompressionskammer 22 ist in jeder Zylinderbohrung 11a zwischen den Endoberflächen des entsprechenden Kolbens 21 und einer Ventilscheibenanordnung 13 abgegrenzt. Jeder Kolben 21 ist mit dem peripheren Abschnitt der Taumelscheibe 18 mittels eines Paars Gleitstücke 23 gekoppelt. Der Scharniermechanismus 19, die Taumelscheibe 18 und die Gleitstücke 23 wandeln die Rotation der Antriebswelle 16 in eine Hin- und Herbewegung der Kolben 21 um.
Das rückwärtige Gehäuseteil 14 grenzt an eine Ansaugkammer 24 und eine im wesentlichen ringförmige Ausstoßkammer 25, die die Ansaugkammer 24 umgibt. Die Ansaugkammer 24 ist mit der Ausstoßkammer 25 durch einen externen Kühlkreis 26 verbunden. Die Ventilscheibenanordnung 13 weist Ansauganschlüsse und Ausstoßanschlüsse auf. Jeder Satz des Ansauganschlusses und des Ausstoßanschlusses entspricht einer der Kompressionskammern 22. Jeder Ansauganschluss weist eine Ansaugventilklappe 13a auf, und jeder Ausstoßanschluss weist eine Ausstoßventilklappe 13b auf. Kühlgas in der Ansaugkammer 24 wird in jede Kompressionskammer 22entsprechend dem Ansaugverhalten des entsprechenden Kolbens 21 gezogen. Das in jede Kompressionskammer 22 gezogene Kühlgas wird entsprechend dem Kompressionsverhalten des entsprechenden Kolbens 21 komprimiert und dann zu der Ausstoßkammer 25 ausgestoßen.
Der externe Kühlkreis 26 weist einen Kondensator 27, eine Dekompressionsvorrichtung, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Expansionsventil 28 ist, und einen Verdampfer 29 auf. Ein Absperrventil 30 ist in dem Kühlmitteldurchgang zwischen der Ausstoßkammer 25 und dem Kondensator 27 des externen Kühlmittelkreises 26 angeordnet. Das Absperrventil 30 unterbricht den Kühlmitteldurchgang, wenn der Druck in der Ausstoßkammer 25 niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, um die Zirkulation des Kühlmittels über den externen Kühlmittelkreis 26 zu stoppen.
In dem Kompressor 10 kann der Neigungswinkel der Taumelscheibe 18 auf einen Winkel zwischen dem maximalen Neigungswinkel und dem minimalen Neigungswinkel (der in Fig. 3 gezeigte Zustand) eingestellt werden, der nahe an 0 ist, indem der Druck in der Kurbelkammer 15 unter Verwendung eines elektromagnetischen Steuerungsventils gesteuert wird. Der Neigungswinkel ist der Winkel zwischen der Taumelscheibe 18 und einer Oberfläche, die senkrecht zu der Antriebswelle 16 ist.
Ein elektromagnetisches Steuerungsventil 31 ist in dem rückwärtigen Gehäuseteil 14 angeordnet. Die Taumelscheibe 18 wird in den Zylinderblock 11 (in der Richtung zur Verringerung des Neigungswinkels) durch eine Feder 16b gedrängt, die zwischen der an der Antriebswelle 16 angeordneten Anschlagscheibe 17 und der Taumelscheibe 18 angeordnet ist.
Die Kurbelkammer 15 ist mit der Absaugkammer 24 durch einen Ausströmungsdurchlass 32 verbunden. Die Ausstoßkammer 25 ist mit der Kurbelkammer 15 durch einen Zufuhrdurchlass 33 verbunden. Das elektromagnetische Steuerungsventil 31 ist in dem Zufuhrdurchlass 33 angeordnet. Das elektromagnetische Steuerungsventil 31 weist einen Solenoiden (Elektromagneten) 31b und einen Ventilkörper 31a auf. Die Position des Ventilkörpers 31a bzw. der Öffnungsgrad des Ventilkörpers 31a wird entsprechend der externen Energieversorgung für den Solenoiden 31b geändert. Die Steuerung des Öffnungsgrades des Ventilkörpers 31a stellt die Menge von unter Druck gesetztem Gas ein, die in die Kurbelkammer 15 aus der Ausstoßkammer 25 über den Zufuhrdurchlass 33 ausgestoßen wird. Der Druck in der Kurbelkammer 15 wird durch das Gleichgewicht zwischen dem ausgestoßenem Gas und die Menge des in die Absaugkammer 24 aus der Kurbelkammer 15 über den Ausströmungsdurchlass 32 eingeführten Gases bestimmt. Der Unterschied zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 15 und dem Druck in der Kompressionskammer 22 variiert entsprechend der Änderung in dem Druck in der Kurbelkammer 15. Folglich wird der Hub der Kolben 21 oder der Versatz des Kompressors eingestellt.
Wenn beispielsweise der Öffnungsgrad des elektromagnetischen Steuerungsventils 31 verringert wird, verringert sich der Druck in der Kurbelkammer 15. Somit verringert sich der Unterschied zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 15 und dem Druck in der Kompressionskammer 22, was den Neigungswinkel der Taumelscheibe 18 erhöht. Dies erhöht den Versatz des Kompressors 10. Wenn demgegenüber der Öffnungsgrad des elektromagnetischen Steuerungsventils 31 erhöht wird, steigt der Druck in der Kurbelkammer 15 an. Somit vergrößert sich der Unterschied zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 15 und dem Druck in der Kompressionskammer 22, was den Neigungswinkel der Taumelscheibe 18 verringert. Dies verringert den Versatz des Kompressors 10.
Eine nicht gezeigte Steuerungseinrichtung empfängt externe Informationen (Ein-Aus-Zustand der Klimaanlage, Temperatur der Passagierkabine und eine Solltemperatur) aus einer externen Erfassungsvorrichtung, die nicht gezeigt ist. Auf der Grundlage der empfangenen Informationen weist die Steuerungseinrichtung eine Antriebsschaltung zur Zufuhr von Strom zu dem Solenoiden 31b an. Die Steuerung der Menge des dem Solenoiden 31b zugeführten Stroms stellt den Öffnungsgrad des elektromagnetischen Steuerungsventils 31 ein.
Wenn der Versatz des Kompressors 10 minimiert ist, ist der Druck in der Ausstoßkammer 25 niedriger als ein vorbestimmter Wert. Somit wird das Absperrventil 30 geschlossen, um zu vermeiden, dass Kühlmittelgas zu dem externen Kühlmittelgas 26 ausgestoßen wird. Da der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 18 nicht 0 ist, selbst wenn der Versatz des Kompressors 10 minimiert ist, wird immer noch Kühlmittelgas in die Zylinderbohrungen 11a aus der Ansaugkammer 24 angezogen und komprimiert. Das komprimierte Kühlmittel wird dann aus den Zylinderbohrungen 11a in die Ausstoßkammer 25 ausgestoßen. Daher wird, selbst wenn der Kompressor 10 auf den minimalen Versatz angetrieben wird, ein Kühlmittelkreis in dem Kompressor 10 gebildet. In dem Kühlmittelkreis fließt Kühlmittel durch die Zylinderbohrungen 11a, die Ausstoßkammer 25, den Zufuhrdurchlass 33, die Kurbelkammer 15, den Ausströmungsdurchlass 32, die Ansaugkammer 24 und zurück zu den Zylinderbohrungen 11a. Daher wird Schmiermittel in dem internen Kühlmittelkreis mit dem Kühlmittel zirkuliert.
Ein Leistungsübertragungsmechanismus und der SR-Motor ist nachstehend beschrieben. Der Leistungsübertragungsmechanismus überträgt die Rotation einer Fahrzeugbrennkraftmaschine E auf die Antriebswelle 16. Der SR-Motor treibt die Antriebswelle 16 an, während die Brennkraftmaschine E gestoppt ist.
Ein zylindrischer Abschnitt 34 ist derart ausgebildet, dass er von dem vorderen Ende des vorderen Gehäuseteils 12 vorspringt. Ein Stator 36 des SR-Motors 35 ist an den äußeren Umlauf des zylindrischen Abschnitts 34 mit einem zylindrischen Abschnitt 36 angepasst, der an der Mitte des Stators 36 geformt ist. Eine Riemenscheibe 37, die den Leistungsübertragungsmechanismus bildet, wird drehbar durch den äußeren Umlauf des zylindrischen Abschnitts 36a mit einem Lager 38 drehbar gestützt. Die Riemenscheibe 37 ist mit der Brennkraftmaschine E des Fahrzeugs über einen Riemen 39 gekoppelt.
Die Riemenscheibe 37 weist einen Hauptkörper 37a zur Aufnahme des SR-Motors 35 und eine Klappe 37b zur Abdeckung des Aufnahmeraums auf, der in dem Hauptkörper 37a abgegrenzt ist. Der Riemen 39 ist um den Hauptkörper 37a gewickelt. Bohrungen 40 sind an der Peripherie der Klappe 37b gebildet. Jede Bohrung 40 nimmt einen Dämpfer 40a auf, der aus einem flexiblen Teil hergestellt ist. Die Klappe 37b ist an dem Hauptkörper 37a über Stifte 41 befestigt, die jeweils durch einen der Dämpfer 40a eingesteckt sind. Die Klappe 37b rotiert einstückig mit dem Hauptkörper 37a.
Der Stator 36 weist eine ringförmige Stütze 36b auf, die entlang der inneren Oberfläche des Hauptkörpers 37a gebildet ist. Vorspringende Pole 42, deren Anzahl 3N beträgt (N ist eine natürliche Zahl, und gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist N gleich 2), sind entlang gleicher Intervalle (gleicher Abstände) an der inneren Oberfläche des Hauptkörpers 37a gebildet, die dem Abschnitt entsprechen, um den der Riemen gewickelt ist. Die vorspringenden Pole 42 werden durch den zylindrischen Abschnitt 34 mit der Stütze 36b gestützt. Eine Spule 43 ist um jeden vorspringenden Pol 42 gewickelt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bildet jede Spule 43 ein Paar mit der gegenüberliegenden Spule der Spulen 43. Das heißt, dass es drei Paare der Spule 43 gibt, wie es in Fig. 1 bis 2(b) gezeigt ist. Drei Phasen-Wechselströme werden den Spulenpaaren 43 zugeführt.
Ein Rotor 44 des SR-Motors 35 ist an dem abgelegenen (distalen) Ende der Antriebswelle 16 befestigt. Der Rotor 44 rotiert einstückig mit der Antriebswelle 16. Der Rotor 44 weist eine Nabe 44a. und einen Flansch 44b auf, der an der äußeren Seite der Nabe 44a gebildet ist. Ein ringförmiger Abschnitt 44c ist an der Peripherie des Flansches 44b gebildet. Vorspringende Pole 45 des Rotors 44 sind an dem ringförmigen Abschnitt 44c gebildet. Die vorspringenden Pole 45, deren Anzahl 2N beträgt (wobei gemäß diesem Ausführungsbeispiel N gleich 2 ist), sind bei vorbestimmten gleichen Intervallen an der äußeren umlaufenden Fläche des ringförmigen Abschnitts 44c gebildet.
Das heißt, dass der SR-Motor 35 den zylindrischen Stator 36, der sechs vorspringende Pole 42 aufweist, und den Rotor 44 aufweist, der vier vorspringende Pole 45 aufweist und innerhalb des Stators 36 angeordnet ist.
Ein zylindrischer Abschnitt 46 ist an der Mitte der Klappe 37b angeordnet. Eine Einwegkupplung (one-way clutch) 47 ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt 46 und dem ringförmigen Abschnitt 44c angeordnet. Wenn der zylindrische Abschnitt 46 in vorbestimmter Richtung durch die Brennkraftmaschine E in Rotation versetzt wird, überträgt die Einwegkupplung 47 die Rotation des zylindrischen Abschnitts 46 auf den ringförmigen Abschnitt 44c. Wenn der ringförmige Abschnitt 44c in Rotation versetzt wird, vermeidet die Einwegkupplung 47, dass die Rotation des ringförmigen Abschnitts 44c auf den zylindrischen Abschnitt 46 übertragen wird. Da die Einwegkupplung 47 in dem SR-Motor 35 angeordnet ist, wird die Rotation der Riemenscheibe 37 auf die Antriebswelle 16 durch den Rotor 44 übertragen, wenn die Brennkraftmaschine E läuft, und die Rotation des Rotors 44 wird nicht auf die Riemenscheibe 37 übertragen, wenn die Brennkraftmaschine E gestoppt ist und der SR-Motor 35 betrieben wird.
Der Aufbau einer Steuerungseinrichtung 50 für den SR- Motor 35 ist nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Die Steuerungseinrichtung 50 weist einen Umrichter 51, eine erste Erfassungseinrichtung, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Stromerfassungseinrichtung 52 ist, eine zweite Erfassungseinrichtung, die eine nachstehend als Spannungserfassungseinrichtung bezeichnete Einrichtung zur Erfassung der angelegten Spannung 53 ist, und eine Umrichtersteuerungseinrichtung 54 auf. Der Umrichter 51 empfängt eine Gleichspannung aus einer Batterie 55 und führt erforderliche Ströme den Spulen 43 jeder Phase (U- Phase, V-Phase, W-Phase) des SR-Motors 35 für die Rotation zu. Jede Spule 43 durchläuft den Phasenzyklus einschließlich einer Erregtingsphase. Die Stromerfassungseinrichtung 52 erfasst den Wert des durch jedes Spulenpaar 43 jeder Phase fließenden Stroms. Die Spannungserfassungseinrichtung 53 erfasst den Wert der an jedem Spulenpaar 43 jeder Phase angelegten Spannung. Die Erfassungssignale werden aus der Stromerfassungseinrichtung 52 und der Spannungserfassungseinrichtung 53 zu der Umrichtersteuerungseinrichtung 55 gesendet. Die Umrichtersteuerungseinrichtung 54 weist einen Mikrocomputer auf. Der Mikrocomputer steuert den Umrichter 51 zur Erzeugung von Strömen von drei Phasen, die um 120° elektrisch derart versetzt sind, dass die Stromwerte auf einen vorbestimmten stationären Wert beibehalten werden. Die Umrichtersteuerungseinrichtung 54 steuert ebenfalls den Umrichter 51 zum Schalten der Phasen mit einem vorbestimmten Zeitverlauf. Der Schaltzeitpunkt jeder Phase wird auf der Grundlage eines Punkts bestimmt, an dem das Variationsausmaß der angelegten Spannung an den Spulen 43 jeder Phase 0 ist.
Es sei angenommen, dass die magnetische Flussverkettung λ(t) durch die nachstehende Gleichung (1) erhalten werden kann. Wenn der Rotor 44 in Rotation versetzt wird und somit die Induktivität geändert wird, bewegt sich der Rotor 44 von einer nicht ausgerichteten Position, wie sie in Fig. 2(a) dargestellt ist, zu einer ausgerichteten Position, wie sie in Fig. 2(b) dargestellt ist. In diesem Fall stoppt die magnetische Flussverkettung λ(t) eine Änderung an der ausgerichteten Position. Das heißt, dass der Wert von {V(t) - R.i(t)} in der Gleichung (1) 0 ist.

λ(t) = ∫{V(t) - R.i(t)}dt (1)
In der vorstehenden Gleichung stellt V(t) die an die Spule angelegte Spannung dar, stellt R den Spulenwiderstandswert (einschließlich des Widerstandswerts der Verdrahtung zu der Spule 43 und dem Umrichter 51) dar, und stellt i(t) den Spulenstrom dar.
Das heißt, dass, falls die Phase geschaltet wird, wenn der Wert V(t) gleich dem Wert von R.i(t) ist, oder das Variationsausmaß der angelegten Spannung 0 ist, die Phase an der ausgerichteten Position geschaltet wird. Falls die Phase geschaltet wird, wenn der Wert von V(t) gleich R.i(t) + α (α > 0) ist, wird die Phase zu einer früheren Stufe geschaltet, bevor die vorspringenden Pole 45 die ausgerichtete Position erreichen.
Fig. 4 zeigt das Verhältnis zwischen dem Strom und der angelegten Spannung, wenn ein rechteckförmiger Strom dem SR-Motor 35 zugeführt wird und der Rotor 44 in Rotation versetzt wird. Nach Erreichen des maximalen Werts eines Zyklus der Spannung, die in einem vorbestimmten Zyklus fluktuiert, verringert sich die angelegte Spannung mit Verstreichen der Zeit. Wenn die angelegte Spannung sich verringert, wird die Linie, die die angelegte Spannung darstellt, zeitweilig flach (Flachabschnitt). Das heißt, dass das Variationsausmaß der angelegten Spannung 0 wird. Der Flachabschnitt entspricht der ausgerichteten Position. Anhand eines experimentellen Ergebnisses ist klar, dass der Abschnitt, an dem das Variationsausmaß der angelegten Spannung 0 wird, von dem Strom abhängt, jedoch ist er unabhängig von der Drehzahl des Rotors 44.
Das von dem SR-Motor 35 erzeugte Drehmoment wird effektiv verwendet, indem die Phasen zu einer frühen Stufe geschaltet werden, wenn das vorstehend beschriebene Ergebnis mit einem Fall verglichen wird, in dem die Phasen dann geschaltet werden, wenn die vorspringenden Pole 45 an der ausgerichteten Position befinden. Somit werden gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Phasen zu einer frühen Stufe geschaltet. Genauer wird eine vorbestimmte angelegte Spannung, bei der die Umrichtersteuerungseinrichtung 54 die Phasen schaltet, auf Werte eingestellt, die größer als das Produkt des Spulenwiderstandswerts R und des Spulenstroms i sind. Die vorbestimmte angelegte Spannung wird durch Ausführung eines Experiments bestimmt. Zunächst wird die angelegte Spannung erhalten, die gleich dem Produkt des Spulenwiderstandswerts R und des Spulenstroms i ist. Dann wird die vorbestimmte angelegte Spannung auf einen Wert eingestellt, der größer als der erhaltene Wert ist und der einem Punkt entspricht, an dem das dem Rotor 44 beaufschlagte Drehmoment sich nicht verringert, wenn die Phase geschaltet wird. Die Umrichtersteuerungseinrichtung 54 speichert die vorbestimmte angelegte Spannung entsprechend jedem unterschiedlichen Stromwert in einem (nicht gezeigten) Speicher.
Die vorbestimmte Spannung wird genau entsprechend dem Stromwert eingestellt, wenn der Spulenwiderstandswert R konstant ist. Jedoch wird die vorbestimmte Spannung durch die Drehzahl des Rotors 44 und den Spannungsverlust des Umrichters 51 beeinträchtigt. Weiterhin wird die vorbestimmte Spannung stark durch eine Änderung in der Drehzahl beim Start des Betriebs beeinträchtigt. Daher wird gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die vorbestimmte Spannung entsprechend dem Spannungswert auf der Grundlage des Stroms, der durch die Spule 43 fließt, und einer Korrekturspannung bestimmt. Die Korrekturspannung ist die Summe der Korrekturspannung für die Drehzahl des Rotors 44 und der Korrekturspannung für den Spannungsverlust des Umrichters 51. Das heißt, dass unter der Annahme, dass Vr den vorbestimmten Wert darstellt, Vi den Spannungswert auf der Grundlage des Stroms darstellt und Vc die Korrekturspannung darstellt, die vorbestimmte Spannung unter Verwendung der nachstehenden Gleichung erhalten wird.

Vr = Vi + Vc
Der Betrieb des Kompressors 10 ist nachstehend beschrieben. Der Kompressor 10 wird durch die Brennkraftmaschine E angetrieben, wenn die Brennkraftmaschine E läuft. Wenn die Brennkraftmaschine E gestoppt wird, wird der Kompressor 10 durch den SR-Motor 35 angetrieben.
Wenn die Brennkraftmaschine E läuft, wird die Drehkraft der Brennkraftmaschine E auf die Riemenscheibe 37 durch den Riemen 39 übertragen. Die Rotation der Riemenscheibe 37 wird auf den Rotor 44 durch die Einwegkupplung 47 übertragen. Die Antriebswelle 16 wird einstückig mit dem Rotor 44 in Rotation versetzt. Wenn die Antriebswelle 16 in Rotation versetzt wird, wird die Taumelscheibe 18 mit der Antriebswelle 16 in Rotation versetzt. Die Rotation der Taumelscheibe 18 wird über das entsprechenden Gleitstück 23 in eine Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 21 umgewandelt. Jeder Kolben 21 bewegt sich um einen Hub hin und her, der dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 18 entspricht. Dementsprechend wird Kühlmittelgas in jede Kompressionskammer 22 aus der Ansaugkammer 24 gezogen. Dann wird das Kühlmittelgas in jeder Kompressionskammer 22 durch die Bewegung des entsprechenden Kolbens 21 komprimiert und zu der Ausstoßkammer 22 über den entsprechenden Ausstoßanschluss ausgestoßen. Das zu der Ausstoßkammer 25 ausgestoßene Kühlmittel wird zu dem externen Kühlmittelkreis 26 über eine Ausstoßbohrung gesendet.
Der Öffnungsgrad des elektromagnetischen Steuerungsventils 31 wird entsprechend der Kühllast zur Änderung des kommunizierenden Zustands der Ausstoßkammer 25 und der Kurbelkammer 15 eingestellt. Wenn die Kühllast hoch ist und der Druck in der Ansaugkammer 24 hoch ist, wird der Öffnungsgrad des elektromagnetischen Steuerungsventils 31 derart gesteuert, dass er verringert wird. Wenn der Öffnungsgrad des elektromagnetischen Steuerungsventils 31 verringert wird, wird der Druck in der Kurbelkammer 15 (Kurbeldruck Pc) verringert, was den Neigungswinkel der Taumelscheibe 18 erhöht. Daher wird die Hublänge in jedem Kolben 21 erhöht. Somit wird der Kompressor 10 mit einem großen Volumen der Zylinderbohrungen 11a angetrieben, die innerhalb des Kompressors 10 angeordnet sind. Wenn die Kühllast niedrig ist und der Druck in der Ansaugkammer 24 niedrig ist, wird der Öffnungsgrad des elektromagnetischen Steuerungsventils 31 derart gesteuert, dass er erhöht wird. Wenn der Öffnungsgrad des elektromagnetischen Ventils 31 erhöht wird, wird der Kurbeldruck Pc erhöht, was den Neigungswinkel der Taumelscheibe 18 verringert. Daher wird die Hublänge jedes Kolbens 21 verringert. Somit wird der Kompressor 10 mit einem kleinen Volumen der innerhalb des Kompressors 10 angeordneten Zylinderbohrungen 11a angetrieben.
Wenn das Fahrzeug sich in der Leerlaufstoppbetriebsart befindet, oder wenn der Kompressor 10 angetrieben werden muss, während die Brennkraftmaschine E gestoppt ist, wird der Kompressor 10 den SR-Motor 35 betätigen. Die Steuerungsvorrichtung 50 steuert den SR-Motor 35, so dass er mit konstantem Strom angetrieben wird. Der Strom wird den drei Phasen (U-Phase, V-Phase, W-Phase) zur Rotation zugeführt. Auf der Grundlage eines aus der Umrichtersteuerungseinrichtung 54 gesendeten Befehls führt der Umrichter 51 Dreiphasen-Ströme, die um 120° elektrisch versetzt sind, den Spulenpaaren 43 zu. Weiterhin stellt der Umrichter 51 die angelegte Spannung der Spulen 43 jeder Phase oder die Ausgangsspannung derart an, dass ein vorbestimmter Stromwert den Spulen 43 jeder Phase zugeführt wird.
Der gegenwärtige Wert des durch jedes Spulenpaar 43 fließenden Stroms, der durch die Stromerfassungseinrichtung 52 erfasst wird, entspricht einem Erfassungssignal. Das Erfassungssignal wird durch die Stromerfassungseinrichtung 52 erfasst. Das Erfassungssignal wird der Umrichtersteuerungseinrichtung 54 zugeführt. Die an die Spulen 43 angelegte Spannung jeder Phase entspricht ebenfalls dem Erfassungssignal. Die angelegte Spannung wird durch die Spannungserfassungseinrichtung 53 erfasst. Das Erfassungssignal wird der Umrichtersteuerungseinrichtung 54 zugeführt. Auf der Grundlage des durch die Stromerfassungseinrichtung 52 erfassten Erfassungssignals sendet die Umrichtersteuerungseinrichtung 54 ein Befehlssignal zum Umrichter 51 derart, dass der Stromwert der Spulen 43 jeder Phase auf den vorbestimmten Wert beibehalten wird. Wenn der erfasste Wert der angelegten Spannung kleiner oder gleich der vorbestimmten Spannung ist, die dem Stromwert und der Drehzahl des Rotors 44 entspricht, nachdem eine vorbestimmte Zeit von dem Schaltzeitpunkt der Phase verstrichen ist, oder nachdem der maximale Wert der angelegten Spannung erfasst worden ist, wird die Phase durch den Befehl aus der Umrichtersteuerungseinrichtung 54 geschaltet.
Der zum Antrieb des Kompressors 10 während des Leerlaufstopps des Fahrzeugs verwendete SR-Motor wird mit einem konstanten Drehmoment und einer relativ geringen Drehzahl (niedriger oder gleich 1000 U/min) angetrieben. Daher muss beim Antrieb eines derartigen SR-Motors 35 die Drehzahl des SR-Motors 35 nicht genau erhalten werden. Das heißt, dass es lediglich erforderlich ist, dass die Phase derart geschaltet wird, dass der SR-Motor 35 durch ein Vorwärtsdrehmoment angetrieben wird. Diese Erfordernis wird erfüllt, indem die Phasen geschaltet werden, wenn ein Vorwärtsdrehmoment dem SR-Motor 35 beaufschlagt wird, während oder bevor der Rotor 44 an der ausgerichteten Position positioniert ist.
Die vorliegende Erfindung stellt die nachstehend beschriebenen Vorteile bereit.

1. Da der SR-Motor 35 durch einen Antrieb mit konstantem Strom gesteuert wird, wird ein gewünschtes Drehmoment erhalten, wenn der Kompressor 10 betätigt wird, der durch den SR-Motor 35 angetrieben wird. Daher wird der SR-Motor 35 leicht angetrieben, im Vergleich zu einem Fall, in dem der SR-Motor 35 durch einen Antrieb mit konstanter Spannung gesteuert wird.
2. Der Schaltzeitpunkt jeder Phase wird auf der Grundlage eines Punkts bestimmt, an dem das Variationsausmaß der an die Spulen 43 angelegten Spannung jeder Phase 0 ist. Die Phase wird zu dem bestimmten Phasenschaltzeitpunkt geschaltet. Somit muss die magnetische Flussverkettung λ nicht wie im Stand der Technik erhalten werden. Folglich verringert der vereinfachte Aufbau die Last auf der CPU und der Schaltzeitpunkt jeder Phase kann leicht bestimmt werden. Somit wird der SR-Motor 35 gleichförmig angetrieben.
3. Der Schaltzeitpunkt jeder Phase wird auf einen Punkt eingestellt, an dem die angelegte Spannung kleiner oder gleich der vorbestimmten Spannung ist, die unter einer vorbestimmten Bedingung entsprechend dem Stromwert für den Antrieb mit konstantem Strom eingestellt ist. Daher muss das Variationsausmaß der angelegten Spannung nicht berechnet werden, und kann die Umrichtersteuerungseinrichtung 54 im Vergleich mit dem Stand der Technik den Phasenschaltzeitpunkt leichter bestimmen.
4. Der Schaltzeitpunkt jeder Phase wird bei dem Punkt eingestellt, vor dem das Variationsausmaß der angelegten Spannung 0 ist und an dem das Vorwärtsdrehmoment an den Rotor 44 angelegt wird, wenn Strom der nächsten Phase zugeführt wird. Daher wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Phase geschaltet wird, wenn die vorspringenden Pole 45 sich an der ausgerichteten Position befindet, das Drehmoment effizient dem Rotor 44 beaufschlagt und wird die Antriebseffizienz (der Antriebswirkungsgrad) des SR- Motors 35 verbessert.
5. Die vorbestimmte Spannung ist die Summe der Spannung auf der Grundlage des durch die Spulen 43 fließenden Stroms und der Korrekturspannung. Daher wird die vorbestimmte Spannung nicht nur entsprechend dem Spannungswert auf der Grundlage des durch die Spule 43 fließenden Stroms, sondern ebenfalls unter Berücksichtigung der Korrekturspannung bestimmt, die entsprechend dem Zustand des SR-Motors 35 variiert (wie Temperatur, Last und Drehzahl). Somit wird der Phasenschaltzeitpunkt mit hoher Genauigkeit bestimmt.
6. Die vorbestimmte Spannung wird entsprechend dem Spannungswert auf der Grundlage der Ströme, die den Spulen 43 zugeführt werden, der Korrekturspannung auf der Grundlage der Drehzahl des Rotors 44 und der Korrekturspannung auf Grund des Spannungsverlustes des Umrichters 51 eingestellt. Daher wird die vorbestimmte Spannung unter Verwendung der Korrekturspannung bestimmt, in der sich der Zustand des SR-Motors 35 reflektiert. Somit wird der Phasenschaltzeitpunkt mit verbesserter Genauigkeit bestimmt.
7. Der SR-Motor 35 wird als Antriebsmotor des Kompressors 10 verwendet. Der SR-Motor 35 wird durch die Steuerungsvorrichtung 50 ohne Anwendung eines Positionssensors für den Rotor gesteuert. Somit ist der Vorteil des SR-Motors 35, der eine kleine Baugröße aufweist und einen einfachen Aufbau aufweist, effektiv und wird der Kompressor weiter verkleinert.
8. Der SR-Motor 35 ist in der Riemenscheibe 37 angeordnet, die aus der Brennkraftmaschine jedes Fahrzeugs zugeführte Leistung auf die Antriebswelle 16 des Kompressors 10 überträgt. Daher wird im Vergleich zu dem Kompressor gemäß dem Stand der Technik, in dem der SR-Motor 35 an der Außenseite der Riemenscheibe 37 angeordnet ist, die Größe des Kompressors 10 minimiert.
9. Der Kompressor 10 ist ein Kompressor mit variablem Versatz, der die konstante Drehzahl der Antriebswelle 16 beibehält und den Versatz variiert. Daher wird der Versatz des Kompressors 10 entsprechend der Kühllast ohne Änderung der Drehzahl des SR-Motors 45 variiert, der die Antriebswelle 16 antreibt. Dies erleichtert die Steuerung des SR-Motors 35.
10. Der Kompressor 10 ist ein Kompressor mit variablem Versatz der Taumelscheibenbauart, der den Versatz durch Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 18 in Bezug auf die Antriebswelle 16 variiert. Daher wird der Versatz ohne Verschwendung von Antriebsenergie des SR- Motors 35 geändert.

Für den Fachmann sollte klar sein, dass die Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ohne Verlassen des Geistes oder des Umfangs der Erfindung umgesetzt werden kann. Die Erfindung kann auch in den nachstehend beschriebenen Formen umgesetzt werden.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Schaltzeitpunkt jeder Phase entsprechend dem Spannungswert auf der Grundlage des den Spulen 43 zugeführten Stroms und der Korrekturspannung bestimmt. Zusätzlich kann die Korrekturspannung verwendet werden, die die Temperatur berücksichtigt. In diesem Fall wird die Genauigkeit des Phasenschaltzeitpunkts verbessert. Die den Schaltzeitpunkt jeder Phase darstellende vorbestimmte Spannung kann unter Verwendung lediglich des Spannungswerts bestimmt werden, der auf den der Spule 43 zugeführten Strom beruht. In diesem Fall ist es jedoch schwierig, den Phasenschaltzeitpunkt genau zu bestimmen, wenn die Drehzahl beim Start des SR-Motors 35 stark variiert.
Der den Schaltzeitpunkt jeder Phase darstellende vorbestimmte Wert kann auf einen Spannungswert zu einem Punkt eingestellt werden, an dem das Variationsausmaß der angelegten Spannung 0 ist. Das heißt, an einem Punkt, an dem der Wert gleich einem Produkt des Spulenwiderstandswerts des und des Spulenstroms ist. In diesem Fall wird die Phase des SR-Motors 35 an einem Punkt geschaltet, an dem die vorspringenden Pole 42 des Stators 36 und die vorspringenden Pole 45 des Rotors 44 der Phase, der Strom zugeführt wird, sich in einer ausgerichteten Position befinden. Als Ergebnis werden die Phasen ohne Erzeugung eines umgekehrten Drehmoments geschaltet.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zum Schalten jeder Phase zu einem Punkt, an dem das Variationsausmaß der angelegten Spannung 0 ist, die vorbestimmte Spannung entsprechend dem Punkt vorab bestimmt. Jedoch kann das Variationsausmaß der angelegten Spannung jedes Mal berechnet werden. Dann kann jede Phase geschaltet werden, wenn der berechnete Wert 0 ist. In diesem Fall werden die Phasen in geeigneter Weise selbst dann geschaltet, wenn die Kühllast geändert wird oder sich die Drehzahl des Rotors 44 ändert. Außerdem ist ebenfalls kein Temperatursensor erforderlich, da die Temperaturänderungen zur Korrektur der vorbestimmten Spannung nicht erfasst werden müssen.
Selbst wenn die angelegte Spannung den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat, kann die Phase geschaltet werden, wenn eine vorbestimmte Zeit von dem Zeitpunkt an verstrichen ist, wenn die Phase vorher geschaltet wurde. In diesem Fall wird, selbst wenn eine korrekte angelegte Spannung aus irgendwelchen Gründen nicht erfasst wird, verhindert, dass ein umgekehrtes Drehmoment dem Rotor auf Grund einer Verzögerung im Schaltzeitpunkt jeder Phase beaufschlagt wird. Dies unterdrückt eine Verringerung des Rotationswirkungsgrads des SR-Motors.
Ein Anormalitätssignal kann zum Stoppen des SR-Motors gesendet werden, falls die Anzahl der Zeitpunkte, zu denen die Phase geschaltet wird, wenn die angelegte Spannung niedriger als der vorbestimmte Wert ist, größer oder gleich einer vorbestimmten Anzahl ist. In diesem Fall wird verhindert, dass sich das Problem ausbreitet, das durch den Betrieb des SR-Motors in einem anormalen Zustand für eine längere Zeit verursacht wird.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel startet die Stromerfassungseinrichtung 52 die Erfassung der Spannung zum Vergleich der angelegten Spannung mit der vorbestimmten Spannung, wenn die vorbestimmte Zeit seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem der Strom der entsprechenden Phase zugeführt wird. Jedoch kann die Stromerfassungseinrichtung 52 Abtastwerte von Erfassungsdaten nehmen, wenn die angelegte Spannung größer als der maximale Wert ist.
Falls die von dem Zeitpunkt an verstrichene Zeit, zu dem der Strom der entsprechenden Phase zugeführt wird, kürzer als eine vorbestimmte Zeit ist, wenn die angelegte Spannung niedriger oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, kann die Phase zu diesem Zeitpunkt nicht geschaltet werden. Stattdessen kann die Phase nach Verstreichen der vorbestimmten Zeit geschaltet werden.
Die Anzahl der vorspringenden Pole 42 des Stators 36 muss nicht sechs sein. Die Anzahl der vorspringenden Pole 42 kann jede Anzahl sein wie drei, neun, zwölf, fünfzehn oder achtzehn, solang die Anzahl gleich 3N ist (N ist eine natürliche Zahl). Die Anzahl der vorspringenden Pole 45 muss ebenfalls nicht vier sein. Die Anzahl der vorspringenden Pole 42 des Rotors 44 kann größer als die Anzahl der vorspringenden Pole 42 sein, solang wie die Anzahl gleich 2N ist (N ist eine natürliche Zahl). Beispielsweise kann die Anzahl der vorspringenden Pole 45acht sein, wenn die Anzahl der vorspringenden Pole 42 sechs ist.
Die vorbestimmte Spannung kann in dem Speicher als eine Funktion des zugeführten Stroms oder als eine Funktion des zugeführten Stroms und der Drehzahl gespeichert werden. In diesem Fall wird die vorbestimmte Spannung unter Verwendung jeder Funktion entsprechend dem Zustand des SR-Motors 35 berechnet.
Anstelle der Bereitstellung von drei Stromerfassungseinrichtungen 52 kann eine Stromerfassungseinrichtung 52 an dem Neutralpunkt angeordnet sein, wie dies in Fig. 6(a) und 6(b) gezeigt ist.
Die Spannungserfassungseinrichtung 53 muss nicht die Spannungswerte aller Phasen erfassen. Stattdessen kann eine Energieversorgungsspannungserfassungseinrichtung (Einrichtung zur Erfassung der Energieversorgungsspannung) 56 (die in Fig. 1 gezeigt ist) den Spannungswert der Energieversorgung erfassen, bei der es sich um eine Batterie 55 handelt. In diesem Fall erhält die Umrichtersteuerungseinrichtung 54 die angelegte Spannung der Spule 43 jeder Phase unter Verwendung des durch die Energieversorgungsspannungserfassungseinrichtung 56 erfassten Spannungswerts und des Ausgangstastverhältnis des Umrichters 51. In diesem Fall ist die Spannungserfassungseinrichtung (Einrichtung zur Erfassung der angelegten Spannung) 53 aus der Energieversorgungsspannungserfassungseinrichtung 56 und der Umrichtersteuerungseinrichtung 54 gebildet. Dies vereinfacht den Aufbau im Vergleich zu dem Aufbau, bei dem die Spannungserfassungseinrichtung 53 für jede Phase vorgesehen ist.
Die Erfindung ist in einem Kompressor umgesetzt, bei dem die Kolben durch die Rotation der Taumelscheibe (Nockenscheibe) hin- und herbewegt werden. Stattdessen kann die Erfindung auch bei einem Kompressor der Wackelscheibenbauart (wobbel plate type) umgesetzt werden. In einem Kompressor der Wackelscheibenbauart wackelt, wenn die Antriebswelle rotiert, die Wackelscheibe, die mit Kolben gekoppelt ist, ohne dass diese in Rotation versetzt wird.
Die Erfindung kann in Kompressoren umgesetzt werden, bei denen es sich nicht um einen Kompressor handelt, bei dem der Versatz variabel ist, während die Antriebswelle mit konstanter Geschwindigkeit in Drehung versetzt wird. Beispielsweise kann die Erfindung in einem Kompressor (wie in einem Kompressor der Bauart mit fester Taumelscheibe) umgesetzt werden, bei dem der Versatz konstant ist, während die Antriebswelle mit konstanter Geschwindigkeit in Drehung versetzt wird.
In dem Kompressor gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der SR-Motor 35 in der Riemenscheibe 37 eingebaut. Jedoch kann der SR-Motor 35 derart angeordnet sein, dass zumindest ein Teil des SR- Motors in der Riemenscheibe 37 eingebaut ist. Der SR- Motor muss nicht in der Riemenscheibe eingebaut sein und kann außerhalb oder innerhalb des Gehäuses des Kompressors angeordnet sein.
Die Erfindung kann in Kompressoren eingesetzt werden, bei denen es sich nicht um einen Kompressor der Taumelscheibenbauart handelt. Beispielsweise kann die Erfindung in einem Schneckenkompressor oder einem Drehschieberkompressor eingesetzt werden.
Die Erfindung kann in Kompressoren umgesetzt werden, bei denen es sich nicht um einen Kompressor handelt, der einen Teil eines Kühlkreises einer Fahrzeugklimaanlage bildet. Beispielsweise kann die Erfindung in einem Kompressor für inhäusige elektrische Einrichtungen umgesetzt werden.
Der SR-Motor kann für andere Zwecke als zum Antrieb eines Kompressors eingesetzt werden. Der SR-Motor kann ebenfalls für Zwecke angewendet werden, bei denen es sich nicht um den Antrieb mit einem konstanten Drehmoment handelt. Beispielsweise kann der SR-Motor für eine Antriebssteuerung mit variabler Drehzahl verwendet werden.
Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalenz der beigefügten Patentansprüche modifiziert werden.
Wie vorstehend beschrieben weist ein Verfahren zur Steuerung eines geschalteten Reduktanzmotors (35) die Schritte auf: Steuern einer angelegten Spannung zur Zufuhr eines konstanten Stroms zu jeder Spule (43) des geschalteten Reduktanzmotors (35) in Rotationsreihenfolge, und Bestimmen eines Schaltzeitpunkts zum Schalten der Phasen (u, v, w) der Spulen (43) derart, dass das Schalten auf eine erregte Phase (u, v, w) auftritt, wenn das Variationsausmaß der an die Spule (43) mit der erregten Phase angelegten Spannung im wesentlichen null ist.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines geschalteten Reduktanzmotors (35) mit einer Vielzahl von Spulen (43), die jeweils durch einen Zyklus von Phasen (u, v, w) einschließlich einer erregten Phase (u, v, w) hindurchlaufen, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte:
Steuern einer angelegten Spannung zur Zufuhr eines konstanten Stroms zu jeder Spule (43) des geschalteten Reduktanzmotors (35) in Rotationsreihenfolge, und
Bestimmen eines Schaltzeitpunkts zum Schalten der Phasen (u, v, w) der Spulen (43) derart, dass das Schalten auf die erregte Phase (u, v, w) auftritt, wenn das Variationsausmaß der an die Spule (43) mit der erregten Phase angelegten Spannung im wesentlichen 0 ist.

2. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, der Schaltzeitpunkt ein Zeitpunkt ist, bei dem die angelegte Spannung niedriger oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, der entsprechend dem Stromwert für den Antrieb mit konstantem Strom bestimmt wird.

3. Steuerungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, nachdem die angelegte Spannung den maximalen Wert eines Zyklus der Spannung erreicht, die in einem vorbestimmten Zyklus fluktuiert.

4. Steuerungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert eine Korrekturspannung enthält, die entsprechend der Antriebsbedingung des geschalteten Reduktanzmotors (35) variiert.

5. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzeitpunkt auf einen Zeitpunkt vorbestimmt wird, zu dem das Variationsausmaß der angelegten Spannung 0 ist.

6. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzeitpunkt auf einen Punkt bestimmt wird, bevor das Variationsausmaß der angelegten Spannung null wird, und wenn ein Vorwärtsdrehmoment an einem Rotor des geschalteten Reduktanzmotors (35) durch den der nächsten Spule zugeführten Strom beaufschlagt wird.

7. Steuerungsvorrichtung, die an einem geschalteten Reduktanzmotor (35) mit einer Vielzahl von Phasen (u, v, w) angeordnet ist, wobei der geschaltete Reduktanzmotor (35) eine Vielzahl von Spulen (43) aufweist, die jeweils durch einen Zyklus von Phasen (u, v, w) einschließlich einer erregten Phase (u, v, w) durchlaufen, wobei die Steuerungsvorrichtung gekennzeichnet ist durch:
eine erste Erfassungseinrichtung (52) zur Erfassung des den Spulen (43) zugeführten Stroms,
eine zweiten Erfassungseinrichtung (53) zur Erfassung der an die Spulen (43) angelegten Spannung,
einen Umrichter (51) zur Erzeugung des den Spulen (43) zugeführten Stroms, und
einer Umrichtersteuerungseinrichtung (54), wobei die Umrichtersteuerungseinrichtung (54) den Umrichter (51) derart steuert, dass der Stromwert konstant ist, und wobei die Umrichtersteuerungseinrichtung (54) den Umrichter (51) zum Schalten der erregten Phasen (u, v, w) steuert, wenn die angelegte Spannung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, der auf der Grundlage des Produkts des Widerstandswerts der Spule entsprechend der angelegten Spannung und des durch die erste Erfassungseinrichtung (52) erfassten Stromwertes bestimmt wird.

8. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert das Produkt des Widerstandswerts und des Stroms ist.

9. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert größer als das Produkt des Widerstandswerts und des Stroms ist.

10. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert eine Korrekturspannung enthält, die entsprechend der Antriebsbedingung des geschalteten Reduktanzmotors (35) variiert.

11. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der geschaltete Reduktanzmotor (35) einen Rotor aufweist, wobei die Korrekturspannung entsprechend der Drehzahl des Rotors und des Spannungsverlustes des Umrichters (51) variiert.

12. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturspannung weiter entsprechend der Temperatur des geschalteten Reduktanzmotors (35) variiert wird.

13. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrichtersteuerungsvorrichtung (54) die Phasen (u, v, w) schaltet, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit dem vorhergehenden Schalten der Phasen (u, v, w) verstrichen ist.

14. Kompressor mit einem geschalteten Reduktanzmotor (35), der eine Vielzahl von Phasen (u, v, w) aufweist, wobei der geschaltete Reduktanzmotor (35) eine Vielzahl von Spulen (43) aufweist, die jeweils durch einen Zyklus von Phasen (u, v, w) einschließlich einer erregten Phase (u, v, w) durchlaufen, und wobei der geschaltet Reluktanzmotor eine Steuerungsvorrichtung aufweist, die gekennzeichnet ist durch:
eine erste Erfassungseinrichtung (52) zur Erfassung des den Spulen (43) zugeführten Stroms,
eine zweiten Erfassungseinrichtung (53) zur Erfassung der an die Spulen (43) angelegten Spannung,
einen Umrichter (51) zur Erzeugung des den Spulen (43) zugeführten Stroms, und
einer Umrichtersteuerungseinrichtung (54), wobei die Umrichtersteuerungseinrichtung (54) den Umrichter (51) derart steuert, dass der Stromwert konstant ist, und wobei die Umrichtersteuerungseinrichtung (54) den Umrichter (51) zum Schalten der erregten Phasen (u, v, w) steuert, wenn die angelegte Spannung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, der auf der Grundlage des Produkts des Widerstandswerts der Spule entsprechend der angelegten Spannung und des durch die erste Erfassungseinrichtung (52) erfassten Stromwertes bestimmt wird.

15. Kompressor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor einen Teil eines Kühlkreises einer Fahrzeugklimaanlage bildet, und wobei der geschaltete Reduktanzmotors (35) in einer Riemenscheibe (37) eingebaut ist, die Leistung aus einer Fahrzeugbrennkraftmaschine (E) zu einer Antriebswelle (16) des Kompressors überträgt.

16. Kompressor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor ein Kompressor mit variablem Versatz ist, der den Versatz variiert, während die Drehzahl der Antriebswelle (16) konstant ist.

17. Kompressor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor eine Taumelscheibe (18) aufweist und den Versatz entsprechend dem Neigungswinkel der Taumelscheibe (18) variiert.