CN103326664B - 电动机控制装置及利用其的电动机驱动装置、压缩机、冷冻装置、空气调节器、以及电动机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机控制装置及利用其的电动机驱动装置、压缩机、冷冻装置、空气调节器、以及电动机控制方法。电动机控制装置(100)，将从直流电源(200)输入至逆变器(300)的直流电压变换成交流电压且对与逆变器(300)连接的电动机M的驱动进行控制，电动机M具有呈低温下易消磁的低温消磁特性的永久磁铁，在由电动机温度检测器(500)检测的电动机M的温度为基于该电动机M的消磁特性而确定的第1给定值以下的情况下，执行用于抑制电动机M的电流变动的电流变动抑制控制。由此，在使电动机稳定地驱动的同时适当地进行电动机所具有的永久磁铁的消磁抑制。

Description

电动机控制装置及利用其的电动机驱动装置、压缩机、冷冻装置、空气调节器、以及电动机控制方法

技术领域

本发明涉及电动机控制装置及利用了电动机控制装置的电动机驱动装置、压缩机、冷冻装置、空气调节器、以及电动机控制方法。

背景技术

在设置于压缩机的电动机旋转时，与该压缩机的固有振动数相应的扭矩变动在电动机中周期性地发生的情况是公知的。在这样的扭矩变动发生了的情况下，压缩机中会产生振动、噪声，因此要求抑制扭矩变动。

作为应对上述问题的技术，例如，在专利文献1中记载了如下技术：在低速旋转时等负载变动大的情况下进行扭矩变动抑制控制，而在通常运转时进行电流变动抑制控制。

值得一提的是，扭矩变动抑制控制是指，计算电动机的负载扭矩的变动量且为了抵消该变动量而校正电流指令值的控制。另外，电流变动抑制控制是指，计算电动机中流动的电动机电流的变动量且为了抵消该变动量而校正电流指令值的控制。

专利文献1：日本特开2007-166690号公报

然而，用于电动机的永久磁铁有时会因使用温度以及电动机中流动的电流(以下，记为电动机电流)而发生消磁。此外，“消磁”是指，因磁铁的涡电流损耗所带来的温度上升、或基于线圈中流动的电流的逆磁场等，磁铁整体的磁矩减少的现象。

例如，铁素体系的永久磁铁具有在低温的环境下易消磁的特性(即，低温消磁特性)。因此，若在具有这样的永久磁铁的电动机中在低温环境下流过大电流，则会发生消磁，从而存在电动机劣化的可能性。

值得一提的是，近年来，稀有金属的稳定的供应变得困难，廉价的铁素体磁铁受到关注。

在前述的专利文献1记载的技术中，未考虑发生电动机的消磁的可能性。另外，尽管在使电动机以低速进行旋转的情况下进行扭矩变动抑制控制，但基于此，电动机中流动的电流的峰值值(以下，记为峰值电流)变大。

如此，专利文献1记载的技术中，在低温环境下使用具有铁素体系的永久磁铁的电动机时若使电动机持续地以低速旋转进行驱动，则电动机的永久磁铁消磁的可能性变高。

另外，专利文献1记载的技术中，即使将铁素体系的永久磁铁使用于电动机且实施了电动机的消磁抑制的情况下，也会产生如下问题。即，若为了防止电动机的消磁来设定消磁电流保护阈值，则在低速旋转时等扭矩变动大时，通过进行所述的扭矩变动抑制控制，电动机的峰值电流变高。如此，电动机电流会超过所述的消磁电流保护阈值，产生电动机停止这样的问题。

发明内容

为此，本发明的课题在于，在使电动机稳定地驱动的同时适当地进行电动机所具有的永久磁铁的消磁抑制。

为了达成所述课题，本发明提供一种电动机控制装置，将从直流电源输入至逆变器的直流电压变换成交流电压，对与所述逆变器连接的电动机的驱动进行控制，所述电动机控制装置的特征在于，所述电动机具有呈低温下易消磁的低温消磁特性的永久磁铁，在由电动机温度检测单元检测的所述电动机的温度为基于该电动机的消磁特性而确定的第1给定值以下的情况下，执行用于抑制所述电动机的电流变动的电流变动抑制控制。

关于本发明的其他方式，在后述的实施方式中加以说明。

根据本发明，能在使电动机稳定地驱动的同时适当地进行电动机所具有的永久磁铁的消磁抑制。

附图说明

图1是利用了本发明的第1实施方式所涉及的电动机控制装置的空气调节器的室内机、室外机、以及遥控器的主视图。

图2是空气调节器的系统构成图。

图3是包含用于使设置于压缩机的电动机进行驱动的电动机驱动装置在内的构成图。

图4是表示在利用了具有低温消磁特性的永久磁铁的电动机中，针对电动机绕组温度的电动机消磁电流、以及电动机消磁保护阈值的变化的特性图。

图5是表示电动机消磁保护部的处理的流程的流程图。

图6是表示由电动机控制装置对驱动进行控制的电动机的实际旋转速度在时间上变化的说明图，(a)是电动机的指令旋转速度小于旋转速度下限值的情况，(b)是电动机的指令旋转速度为旋转速度下限值以上的情况。

图7是表示在不执行扭矩外扰抑制控制(I控制)的情况下、以及执行了扭矩外扰抑制控制(I控制)的情况下，电动机的旋转速度与峰值电流的关系的说明图。

图8是表示电动机电流在时间上变化的波形图，(a)是不执行扭矩外扰抑制控制(I控制)的情况，(b)是执行了扭矩外扰抑制控制(I控制)的情况。

图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的电动机控制装置中的电动机消磁保护部的处理的流程的流程图。

图10是表示本发明的第3实施方式所涉及的电动机控制装置中的电动机消磁保护部的处理的流程的流程图。

图11是利用了本发明的第4实施方式所涉及的电动机控制装置的冷冻装置的系统构成图。

符号说明

A  空气调节器

B  冷冻装置

L  冷媒配管(配管)

1  压缩机

2  四方阀

3  室外热交换器(凝结器、蒸发器)

3a  室外风扇

4   膨胀阀

5   室内热交换器

100 电动机控制装置(控制单元)

101 电动机电流再生部

102 扭矩外扰抑制部

102a T控制部(扭矩变动抑制控制部)

102b I控制部(电流变动抑制控制部)

102c 切换部

103 电动机消磁保护部

104 旋转速度指示部

105 驱动信号发生部

200 直流电源

300 逆变器

400 电流检测器

500 电动机温度检测器(电动机温度检测单元)

S  电动机驱动装置

M  电动机

具体实施方式

以下，适当参照附图来详细说明本发明的实施方式。此外，在各图中对公共部分赋予同一符号，并省略重复的说明。

《第1实施方式》

<空气调节器的构成>

图1是利用了本发明的第1实施方式所涉及的电动机控制装置的空气调节器的室内机、室外机、以及遥控器的主视图。

空气调节器A具备：室内机Iu、室外机Ou、以及遥控器Re。室内机Iu与室外机Ou不仅以冷媒配管L(参照图2)进行连接，而且经由通信电缆(未图示)来彼此收发信息。

遥控器Re由用户进行操作，对室内机Iu的遥控器接收部K发送红外线信号。该信号的内容是运转请求、设定温度的变更、定时、运转模式的变更、停止请求等的指令。空气调节器A基于这些信号来进行制冷模式、制热模式、除湿模式等的空调运转。

图2是空气调节器的系统构成图。室内机Iu具备：膨胀阀4、室内热交换器5、室内风扇5a、以及室内控制装置100a。另外，室外机Ou具备：压缩机1、四方阀2、室外热交换器3、室外风扇3a、以及室外控制装置100b。

另外，压缩机1、四方阀2、室外热交换器3、膨胀阀4、以及室内热交换器5以冷媒配管L进行连接，构成了热泵环路。

此外，设置于室外机Ou的压缩机1例如是单回转式，伴随电动机M(参照图3)的旋转来进行驱动。室内控制装置100a在经由遥控器接收部K(参照图1)接收到来自遥控器Re的红外线信号时，一边与室外控制装置100b之间彼此进行通信，一边进行与所述红外线信号对应的运转模式(制热运转、制冷运转等)的空调运转。

例如，若通过用户的操作从遥控器Re接收到制冷运转的指令信号，则经由通信线，从室内控制装置100a经由通信线对室外控制装置100b输入所述指令信号，并使设置于压缩机1的电动机M(参照图3)以给定的旋转速度进行旋转(参照图2的虚线)。另外，室内控制装置100a使室内风扇5a的电动机(未图示)旋转，室外控制装置100b使室外风扇3a的电动机(未图示)旋转。

而且，在进行制冷运转时，室外控制装置100b按照使室外热交换器3作为凝结器发挥功能、使室内热交换器5作为蒸发器发挥功能的方式来切换四方阀2，并以图的实线箭头所示的方向来使冷媒流通，室内控制装置100a对膨胀阀4的开度(节流)进行控制。如此，空气调节器A使用热泵环路来进行制冷运转。

另一方面，在进行制热运转时，室外控制装置100b按照与以图的实线箭头所示的方向为反方向来使冷媒流通的方式切换四方阀2从而进行制热运转。此外，制热运转以及制冷运转中的各设备的功能是周知的，故省略详细的说明。

另外，在以下的说明中，有时将使压缩机1的电动机M进行驱动的控制装置(室外控制装置100b)记为“电动机控制装置100”。

<电动机驱动装置的构成>

图3是包含用于对设置于压缩机的电动机的驱动进行控制的电动机驱动装置在内的构成图。

图3所示的电动机驱动装置S具备：将从直流电源200输入的直流电压变换成交流电压的逆变器300、对与逆变器300连接的电动机M的温度进行检测的电动机温度检测器500(电动机温度检测单元)、以及对逆变器300的驱动进行控制的电动机控制装置100(控制单元)。

直流电源200具备：将从交流电源201输入的交流电压变换成直流电压的转换器202、以及并联连接于转换器202的输出侧且对从转换器202输出的电压的脈动成分进行平滑化的平滑电容器C。

另外，在直流电源200的输出侧，连接有逆变器300。逆变器300具有多个开关元件(未图示)，遵照从驱动信号发生部105输入的PWM(PulseWidth Modulation)信号，切换各自的开关元件的ON(导通)/OFF(截止)，并将给定的三相交流电压输出至电动机M。而且，使与该三相交流电压相应的三相交流电流(Iu，Iv，Iw)流入电动机M的电枢(未图示)，来使旋转磁场产生。

此外，作为逆变器300所具有的开关元件，例如能使用IGBT(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor)。

电动机M例如是永久磁铁型同步电动机，经由三相绕组与逆变器300连接。即，电动机M通过基于流入三相绕组的交流电流而生成的旋转磁场，来吸引永久磁铁(未图示)，从而旋转。

电动机M的旋转轴固定于作为负载的压缩机1的主轴，伴随电动机M的驱动，还驱动压缩机1。值得一提的是，作为压缩机1，除了使活塞旋转运动的回转式的压缩机之外，还能使用2个旋涡体的一者圆运动的滚动(scroll)式的压缩机、以及使活塞往复运动的往复式的压缩机等。

另外，在本实施方式中，作为电动机M所具有的永久磁铁，使用具有低温下易消磁的低温消磁特性的铁素体磁铁。关于低温消磁特性的细节将后述。

电流检测器400串联连接于转换器202与逆变器300之间的母线，检测来自逆变器300的电流I₀并时时刻刻地输出至电动机电流再生部101。

另外，电动机温度检测器500(电动机温度检测单元)设置于电动机M，时时刻刻地检测电动机M的绕组温度并输出至电动机消磁保护部103。

<电动机控制装置的构成>

电动机控制装置100(控制单元)通过将从直流电源200输入至逆变器300的直流电压变换成交流电压，来对与逆变器300连接的电动机M的驱动进行控制。

电动机控制装置100具备：电动机电流再生部101、扭矩外扰抑制部102、电动机消磁保护部103、旋转速度指示部104、以及驱动信号发生部105。电动机控制装置100的处理例如由微机(Microcomputer：未图示)执行。即，电动机控制装置100构成为包括：CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、各种接口等的电子电路(未图示)，读出ROM中所存储的程序并在RAM中展开，由CPU执行各种处理。

电动机电流再生部101基于从电流检测器400输入的检测信号，对电动机M中流动的电动机电流进行再生，并输出至扭矩外扰抑制部102。

扭矩外扰抑制部102基于从电动机电流再生部101输入的电动机电流、以及从旋转速度指示部104输入的校正指令旋转速度ω2，将用于抑制因扭矩外扰而造成的扭矩变动或电流变动的校正信号输出至驱动信号发生部105。此外，关于扭矩外扰抑制部102所进行的处理的细节将后述。

电动机消磁保护部103基于从电动机温度检测器500输入的温度信息、以及从外部输入的指令旋转速度ω，来计算用于抑制电动机M的消磁的校正指令旋转速度ω1。而且，电动机消磁保护部103将计算出的校正指令旋转速度ω1输出至旋转速度指示部104。

值得一提的是，从外部输入的指令旋转速度ω是基于从遥控器Re(参照图1)输入的设定温度以及运转模式、从各种传感器输入的室外温度以及室内温度等来由室内控制装置100a所具备的调温用的微机进行设定的值。例如，制热时，在从遥控器Re接收到提高设定温度的指令信号的情况下，室内控制装置100a增大指令旋转速度ω的值。

此外，关于电动机消磁保护部103所进行的处理的细节将后述。

旋转速度指示部104基于从电动机电流再生部101输入的电动机电流来校正从电动机消磁保护部103输入的校正指令旋转速度ω1，并计算校正指令旋转速度ω2，且分别输出至切换部102c以及驱动信号发生部105。此外，旋转速度指示部104对电动机M所具备的永久磁铁的磁通位置、与在电动机控制装置100的内部设想的磁通位置之间的误差即轴误差进行估计，并基于该估计值来计算所述的校正指令旋转速度ω2。

驱动信号发生部105基于从旋转速度指示部104输入的校正指令旋转速度ω2、以及从扭矩外扰抑制部102输入的控制信号，来生成PWM信号，并输出至逆变器300。

扭矩外扰抑制部102具有：扭矩变动抑制控制部102a(以下，记为T控制部)、以及电流变动抑制控制部102b(以下，记为I控制部)。

T控制部102a为了抑制周期性变动的电动机M的负载扭矩，根据由电动机电流再生部101再生的电动机电流来计算扭矩变动量(扭矩脈动量)，并生成用于抑制扭矩变动的校正信号。而且，T控制部102a经由切换部102c将所述的校正信号输出至驱动信号发生部105。

如此，通过进行扭矩变动抑制控制，能防止电动机M在低速旋转时因扭矩外扰而造成的振动或失步(脱調)等。

I控制部102b计算由电动机电流再生部101再生的电动机电流的变动量(电流脈动量)，并生成用于抵消该变动量的校正信号。而且，I控制部102b经由切换部102c将所述的校正信号输出至驱动信号发生部105。

如此，通过进行电流变动抑制控制，不仅能使电动机电流趋近正弦波电流来抑制电流变动，而且能使有效电流增加。

切换部102c基于从旋转速度指示部104输入的校正指令旋转速度ω2、以及从电动机电流再生部101输入的电流信息，来估计电动机M的实际旋转速度ωr。而且，切换部102c基于估计出的电动机M的实际旋转速度，来选择从T控制部102a输入的校正信号、以及从I控制部102b输入的校正信号当中的任一者，并输出至驱动信号发生部105。

即，在电动机的实际旋转速度ωr处于给定范围(K1≤ωr＜K2：参照图6)的情况下，切换部102c将来自T控制部102a的校正信号输出至驱动信号发生部105。

另一方面，在电动机的实际旋转速度为给定旋转速度K2以上(K2≤ωr：参照图6)的情况下，切换部102c将来自I控制部102b的校正信号输出至驱动信号发生部105。也就是，切换部102c在电动机M以低速旋转进行了驱动的情况下切换至A接点(参照图3)，而在电动机M以高速旋转进行驱动的情况下切换至B接点(参照图3)。

<永久磁铁的消磁特性和温度阈值的设定>

图4是表示在利用了具有低温消磁特性的永久磁铁的电动机中，针对电动机的绕组温度的电动机消磁电流、以及电动机消磁保护阈值的变化的特性图。

若永久磁铁被曝置于过度的逆磁场，则会引起消磁，从而磁性变弱，磁铁的特性劣化。即，若在使用于电动机M的线圈中流过过大的电流，则因基于该电流所生成的逆磁场的影响会发生消磁。因此，需要不流入电动机M过电流。

此外，“电动机消磁电流”是指，在给定温度下使电动机电流逐渐增加的情况下在电动机M所具有的永久磁铁发生消磁时的电动机电流值。如图4所示，随着具有低温消磁特性的永久磁铁的温度变低，电动机消磁电流的值变小(也就是，变得易消磁)。

值得一提的是，作为具有低温消磁特性的永久磁铁，例如列举铁素体磁铁。

另外，“电动机消磁电流保护阈值”是指为了防止所述的永久磁铁的消磁从而设定为比电动机消磁电流小的电流阈值，其被设定为：随着电动机绕组温度越低，电动机消磁电流保护阈值越小。值得一提的是，在图4所示的例子中，为了简化微机处理，以多个线段来表现了电动机消磁保护阈值的温度特性。

另外，图4所示的电动机电流I_th是在扭矩变动抑制控制中驱动电动机M时生成的电流峰值，是预先通过实验等而取得的值。

在本实施方式所涉及的电动机控制装置100中，在从电动机温度检测器500输入的电动机绕组温度低于温度阈值T_th(图4中，10℃)的环境下，按照不流过电动机消磁保护阈值I_th(图4中，15A)以上的电动机电流的方式，来防止了永久磁铁的消磁。即，温度阈值T_th是基于电动机M的消磁特性而确定的给定值(第1给定值)。

例如，在电动机绕组温度变为了10℃以下的环境下持续地进行了电流变动大的扭矩变动抑制控制的情况下，电动机电流超过电动机消磁保护阈值(15A)的可能性变高(参照图4)。这是由于，在将低温消磁特性的永久磁铁用于电动机M的情况下，低温环境下的电动机消磁电流的值变小，与之对应，电动机消磁保护阈值也被设定得小。

此外，在电动机电流超过了电动机消磁保护阈值I_th的情况下，电动机控制装置100使电动机M的驱动停止，因此与之相伴，压缩机1的驱动也停止。因此，存在破坏空气调节器A的舒适性的风险。

为了避免这样的事态，在本实施方式中，在电动机M的绕组温度低于与给定的电动机电流I_th对应的温度阈值T_th(第1给定值)的情况下，迅速转移至I控制使电动机M的温度上升的同时抑制消磁。

<电动机消磁保护部的处理>

接下来，使用图5所示的流程图来说明电动机消磁保护部103的处理的流程。

在步骤S101中，电动机消磁保护部103判定是否从外部(也就是，调温用的微机)输入了指令旋转速度ω。在未从外部输入指令旋转速度ω的情况下(S101→“否”)，电动机消磁保护部103的处理前进至步骤S102。值得一提的是，未被输入指令旋转速度ω的情况是指，空气调节器A的运转停止、从遥控器Re未对室内控制装置100a输入指令信号(包括预约运转)的状态。另一方面，在从外部输入了指令旋转速度ω的情况下(S101→“是”)，电动机消磁保护部103的处理前进至步骤S103。

在步骤S102中，电动机消磁保护部103清除从电动机M的驱动开始起的经过时间。

在步骤S103中，电动机消磁保护部103判定是否处于电动机消磁保护中。此外，处于“电动机消磁保护中”的状态是指，为了抑制电动机M的消磁，以校正指令旋转速度ω1为目标值来使电动机M驱动，进行用于抑制电流变动的I控制的同时使电动机温度上升的处理。

在处于电动机消磁保护中的情况下(S103→“是”)，电动机消磁保护部103的处理前进至步骤S106。另一方面，在未处于电动机消磁保护中的情况下(S103→“否”)，电动机消磁保护部103的处理前进至步骤S104。

在步骤S104中，电动机消磁保护部103判定从电动机温度检测器500输入的电动机绕组温度是否为电动机绕组温度阈值T_th(第1给定值：参照图4)以下。

在电动机绕组温度为温度阈值T_th以下的情况下(S104→“是”)，电动机消磁保护部103的处理前进至步骤S105。另一方面，在电动机绕组温度高于温度阈值T_th的情况下(S104→“否”)，电动机消磁保护部103的处理前进至步骤S107。

在步骤S105中，电动机消磁保护部103设置表示电动机消磁保护中的标志(也就是，设置为电动机消磁保护中)。

接下来，在步骤S106中，电动机消磁保护部103判定从电动机M的驱动开始起的经过时间是否达到了旋转速度校正时间阈值t_th。此外，旋转速度校正时间阈值t_th是指，因在电动机M中通电流从而电动机M的绕组温度变为温度阈值T_th以上的给定时间(参照图4)。

在从电动机M的驱动开始起的经过时间达到了旋转速度校正时间阈值t_th的情况下(S106→“否”)，电动机消磁保护部103的处理前进至步骤S107。另一方面，在从运转开始起的经过时间未达到旋转速度校正时间阈值t_th的情况下(S106→“是”)，消磁保护部的处理前进至步骤S108。

在步骤S107中，电动机消磁保护部103清除(解除)电动机消磁保护中的标志。

在步骤S108中，电动机消磁保护部103更新从电动机M的驱动开始起的经过时间。

在步骤S109中，电动机消磁保护部103判定从外部输入的指令旋转速度ω是否小于旋转速度下限值ω_L。此外，旋转速度下限值ω_L是指，能进行I控制的区域(也就是，能进行I控制的、电动机旋转速度K2以上的区域2；参照图6(a)、(b))之中预先设定的给定旋转速度。

在指令旋转速度ω小于旋转速度下限值ω_L的情况下(S109→“是”)，电动机M消磁保护部103的处理前进至步骤S110。另一方面，在指令旋转速度ω为旋转速度下限值ω_L以上的情况下(S109→“否”)，电动机消磁保护部103的处理前进至步骤S111。

在步骤S110中电动机消磁保护部103将校正指令旋转速度ω1设定成所述的旋转速度下限值ω_L。另外，在步骤S111中电动机消磁保护部103将校正指令旋转速度ω1设定成从外部输入的指令旋转速度ω。

如此，电动机消磁保护部103以给定周期进行图5所示的处理，并将校正指令旋转速度ω1时时刻刻地输出至旋转速度指示部104。

图6(a)、(b)是表示被电动机控制装置100控制驱动的电动机M的实际旋转速度在时间上变化的说明图。此外，图6(a)、(b)所示的区域1(电动机M的实际旋转速度ωr为K1≤ωr＜K2的区域)是由T控制部102a(参照图3)进行扭矩变动抑制控制的区域。另一方面，区域2(电动机的实际旋转速度ωr为K2以上的区域)是由I控制部102b执行电流变动抑制控制的区域。

图6(a)是电动机的指令旋转速度小于旋转速度下限值的(也就是，图5的步骤S109→“是”)情况。

如图6(a)所示，电动机控制装置100从电动机M的驱动开始起将旋转速度下限值ω_L作为目标旋转速度来使电动机M加速(时刻0～t1)。值得一提的是，到基于检测电动机M的感应电压而能实现无位置传感器控制的旋转速度K1为止，都强制运转电动机M使得加速。

另外，如前所述，旋转速度下限值ω_L是指，在能进行I控制的区域2中所预先设定的给定的旋转速度。如图6(a)所示，在指令旋转速度ω小于旋转速度下限值ω_L的情况下，电动机控制装置100将校正指令旋转速度ω1校正为旋转速度下限值ω_L来使电动机M加速(参照图5的S110)。

此外，旋转速度下限值ω_L优选越接近旋转速度K2的值越好。这在于，能以更小的旋转速度来执行电流变动抑制控制。

而且，电动机M的控制经扭矩变动抑制控制(T控制：区域1)而被迅速转移至电流变动抑制控制(I控制：区域2)。也就是，在低温环境下使电动机M驱动(起动)的情况下，并不增大校正指令旋转速度ω1而迅速使其转移至电流变动抑制控制，来抑制电流变动。由此，能避免电动机电流超过消磁电流保护阈值(参照图4)、结果电动机M停止的事态。

而且，如图6(a)所示，若电动机M的旋转速度达到了旋转速度下限值ω_L(时刻t1)，则电动机控制装置100一边保持该旋转速度下限值ω_L一边使电动机M持续地驱动(时刻t1～t2)。

另外，在图6(a)所示的时刻0～t2的期间，通过电动机电流来使电动机M的永久磁铁的温度上升。如此，图4所示的电动机消磁保护阈值也将上升。如前所述，图6(a)所示的旋转速度校正时间阈值t_th是估计为电动机M的绕组温度超过图4所示的温度阈值T_th的给定时间。

因此，在时刻t2以后，即使进行了电流变动较大的扭矩变动抑制控制，在与电动机消磁保护阈值之间也留有裕度。其结果是，能避免因电动机电流超过消磁保护阈值所带来的电动机M的驱动停止。

而且，若从电动机M的驱动开始起经过图6所示的旋转速度校正时间阈值t_th(图5的S106→“否”)，则电动机控制装置100解除“消磁保护中”的标志(S107)，并将校正指令旋转速度ω1修正为指令旋转速度ω(S111)。

此外，如图6(b)所示，在电动机M的指令旋转速度ω为旋转速度下限值ω_L以上的情况下(图5的S109→“否”)，电动机消磁保护部103将指令旋转速度ω的值采用为校正指令旋转速度ω1(图5的S111)。即，电动机消磁保护部103在经过了旋转速度校正时间阈值t_th后也将电动机M的旋转速度作为指令旋转速度ω，维持电流变动抑制控制。

在此情况下，由于继续I控制部102b所执行的电流变动抑制控制，因此不会有电动机电流超过消磁电流保护阈值的风险(参照图4)。

如此，在电动机M的绕组温度为给定值以下的情况下，电动机控制装置100使电动机M以较高速(图6(a)中旋转速度下限值ω_L，图6(b)中指令旋转速度ω)进行驱动来执行电流变动抑制控制。而且，在从驱动开始起的经过时间达到了旋转速度校正时间阈值t_th的情况下，电动机控制装置100估计为电动机绕组温度已上升至温度阈值T_th以上，并将指令旋转速度ω作为目标旋转速度，以T控制或I控制所执行的额定运转来使电动机M驱动。

<效果>

根据本实施方式所涉及的电动机控制装置100，在电动机M的起动时，使电动机M加速至旋转速度下限值ω_L以上的较高的旋转速度，迅速地转移至I控制。而且，通过从旋转开始起到经过旋转速度校正时间阈值t_th为止都持续I控制，能成为在抑制电流变动的同时进行T控制的状态地使电动机M的绕组温度上升。因此，即使在使用了具有低温消磁特性的铁素体系的永久磁铁的情况下，也能伴随电动机M的绕组温度的上升来升高电动机消磁保护阈值，因此通过T控制(或I控制)来使电动机M以指令旋转速度ω进行驱动，能连续驱动压缩机1。

也就是，根据本实施方式所涉及的电动机控制装置100，能在抑制使用于电动机M的永久磁铁的消磁的同时持续稳定地使电动机M驱动。其结果是，能提供舒适性卓越的空气调节器A。

图7是表示在未执行扭矩外扰抑制控制(I控制)的情况下、以及执行了扭矩外扰抑制控制(I控制)的情况下，电动机M的旋转速度与峰值电流的关系的说明图。

如图7的虚线(比较例)所示，在未进行扭矩外扰抑制控制(I控制)而使电动机M加速了的情况下，在电动机M的旋转速度变为1500min^-1时，峰值电流超过15A，存在超过电动机消磁保护阈值的风险(参照符号Q)。也就是，电动机M的温度上升赶不上电动机M的旋转速度的上升，存在为了进行消磁保护而使电动机M(也就是，压缩机1)停止的可能性。

与此相对，在本实施方式所涉及的电动机控制装置中，如图7的实线所示，在电动机M的旋转速度上升至1250min^-1附近时，由电动机控制装置100的切换部102c(参照图3)来从T控制(区域1：参照图6)切换至I控制(区域2：参照图6)。由此，能抑制电动机电流的变动(脈动)，能将电动机M的旋转速度为1500min^-1时的峰值电流抑制至7A程度(参照符号P)。因此，不会有电动机M的峰值电流超过电动机消磁保护阈值(参照图4)的风险，能稳定持续地驱动电动机M。

图8(a)是表示在不执行扭矩变动抑制控制(I控制)的情况下电动机电流在时间上变化的波形图(比较例)。此外，图8(a)的波形图示出了在以1500min^-1的旋转速度使电动机M进行驱动的情况下的电动机电流在时间上的变化(图8(b)也同样)。

使用图7进行说明，若不进行电流变动抑制控制(I控制)而使电动机M加速，则在电动机M的旋转速度达到1500min^-1时，峰值电流超过15A，成为图8(a)所示的失真的波形。

图8(b)是表示在执行了本实施方式所涉及的扭矩变动抑制控制(I控制)的情况下电动机电流在时间上变化的波形图。

在本实施方式中，在利用了低温消磁特性的永久磁铁的电动机M的起动时，使电动机M较高速旋转来进行I控制。因此，如图8(b)所示，能抑制电动机电流的变动(脈动)，能将峰值电流抑制为约7A(参照图7)。其结果是，在峰值电流与电动机消磁保护阈值之间能留有裕度。

进而，能随着因持续高速旋转所带来的电动机M的温度上升来提高电动机消磁保护阈值。因此，能以高效率来连续运转电动机M以及压缩机1，能维持空气调节器A的舒适性。

《第2实施方式》

接下来，说明第2实施方式。在所述的第1实施方式中，为了使电动机绕组温度上升至给定值，电动机控制装置100从驱动开始起至经过旋转速度校正时间阈值t_th为止执行了消磁保护处理。与此相对，在第2实施方式中，通过监视电动机M的绕组温度来执行消磁保护处理，在该点上不同。关于其他的点与第1实施方式相同，故省略说明。

图9是表示电动机消磁保护部的处理的流程的流程图。图9所示的步骤S206、S208以外与第1实施方式中说明的图5的流程图相同，故省略说明。

在处于电动机消磁保护中的情况下(S203→“是”，或S205)，电动机控制装置100的处理前进至步骤S206。在步骤S206中，电动机控制装置100判定从电动机温度检测器500输入的电动机M的绕组温度是否小于温度阈值T_th2(第2给定值)。温度阈值T_th2是预先设定的值(例如，10℃：参照图4)，并被存储于未图示的存储单元。

此外，可以将步骤S204的温度阈值T_th1与步骤S206的温度阈值T_th2设为相同的值。

在电动机M的绕组温度小于温度阈值T_th2的情况下(S206→“是”)，电动机控制装置100的处理前进至步骤S208。另一方面，在电动机绕组温度为温度阈值T_th2以上的情况下(S206→“否”)，电动机控制装置100的处理前进至步骤S207。

在步骤S208中，电动机控制装置100更新电动机绕组温度。

如此，可以由电动机温度检测器500直接时时刻刻地监视所输入的电动机M的绕组温度，在电动机M的绕组温度变为了给定的温度阈值T_th(例如，10℃：参照图4)以上的情况下(图9的S206→“否”)，解除电动机消磁保护处理(S207)。

<效果>

根据本实施方式所涉及的空气调节器A，与第1实施方式同样，在电动机M的起动时，通过将校正指令旋转速度设为给定值ω_L以上(也就是，使电动机M高速旋转)，来执行用于抑制电流变动的I控制。而且，通过遵照所述I控制使电动机M进行驱动来使电动机M的温度上升，从而能在抑制具有低温消磁特性的永久磁铁的电动机M的消磁的同时，使电动机M持续地进行驱动。

另外，尽管在第1实施方式中，通过从运转开始起的时间经过来估计了电动机M的绕组温度已上升至给定值，但在本实施方式中直接地监视电动机M的绕组温度。因此，能更准确地掌握电动机M的绕组温度的变化，能适当地防止电动机M的消磁。

《第3实施方式》

接着，说明第3实施方式。在前述的第1实施方式中，从旋转开始起到结束消磁保护处理为止的时间(也就是，旋转速度校正时间阈值t_th)是预先设定的恒定值，而在第3实施方式中，对应于从电动机温度检测器500输入的电动机M的绕组温度来设定旋转速度校正时间阈值t_th，在该点上不同。因此，针对该不同的部分进行说明，并针对与第1实施方式重复的部分省略说明。

图10是表示电动机消磁保护部的处理的流程的流程图。图10所示的流程图是在第1实施方式中说明的图5的流程图中追加了步骤S304a而得到的。

在步骤S304中，电动机控制装置100在从电动机温度检测器500输入的电动机M的绕组温度大于温度阈值T_th的情况下(S304→“是”)，电动机控制装置100的处理前进至步骤S304a。

在步骤S304a中，电动机控制装置100对应于从电动机温度检测器500输入的电动机M的绕组温度来设定旋转速度校正时间阈值t_th。

例如，旋转速度校正时间阈值t_th按照随着电动机M的驱动开始时所检测的电动机M的绕组温度变高来逐渐缩短旋转速度校正时间阈值t_th的值的方式使用给定的函数来适当设定即可。

如此，根据电动机M的绕组温度来灵活地设定旋转速度校正时间阈值t_th的值，在开始电动机M的驱动时，迅速加速至给定的旋转速度ω_L(或ω)，执行电流变动抑制控制，抑制电动机M的消磁。

<效果>

根据本实施方式所涉及的电动机控制装置100，能根据在驱动开始时所检测的电动机M的绕组温度来设定适当的旋转速度校正时间阈值t_th。例如，在外部气体温低的情况下，为了将电动机M加热至给定温度而将旋转速度校正时间阈值t_th设定得偏长，而在外部气体温较高的情况下，能将旋转速度校正时间阈值t_th设定得偏短。也就是，不仅能适当地进行电动机M的消磁保护处理，还能将进行消磁保护处理的时间设定为所需最小限度。

因此，即使在从外部输入的指令旋转速度ω的值小于旋转速度下限值ω_L的情况下，也能迅速地结束电动机消磁保护处理，转移至以指令旋转速度ω为目标旋转速度的通常运转。因此，不仅能削减电动机M(也就是，压缩机1)的驱动所耗的电力，还能提供舒适性卓越的空气调节器A。

《第4实施方式》

接着，说明第4实施方式。在前述各实施方式中，针对由电动机控制装置100来控制电动机M的驱动、且具备设置于该电动机M的压缩机1的空气调节器A来进行了说明，而在第4实施方式中，针对具备所述压缩机1的冷冻装置B来进行说明。

此外，针对与所述的空气调节器A重复的部分，省略说明。

图11是利用了电动机控制装置的冷冻装置的系统构成图。冷冻装置B具备：室内组件Iu、以及室外组件Ou。

室内组件Iu具备：膨胀阀4、室内热交换器5、室内风扇5a、输入输出单元6、以及室内控制装置100a。另外，室外组件Ou具备：压缩机1、室外热交换器3、室外风扇3a、以及室外控制装置100b。

进而，压缩机1、室外热交换器3、膨胀阀4、以及室内热交换器5通过冷媒配管L连接成环状，构成了热泵环路(heat pump cycle)。

例如，在通过用户的操作经由输入输出单元6被切换至ON时，室外控制装置100b使设置于压缩机1的电动机M以给定的旋转速度进行旋转，并使冷媒以实线箭头所示的方向流通(参照图1的虚线)

另外，室内控制装置100a使室内风扇5a以给定的旋转速度进行旋转，室外控制装置100b使室外风扇3a以给定的旋转速度进行旋转。进而，室外控制装置100b控制膨胀阀4的开度(节流)。由此，使室内热交换器5作为蒸发器发挥功能，使室外热交换器3作为凝结器发挥功能。

此外，关于设置于图11所示的压缩机1的电动机M的控制，与所述的各实施方式相同，故省略说明。

<效果>

根据本实施方式，能在抑制电动机M中所使用的永久磁铁的消磁的同时，持续稳定地使电动机M驱动。因此，能提供可靠性卓越的冷冻装置B。

《变形例》

尽管以上通过各实施方式来说明了本发明所涉及的电动机控制装置，但本发明的实施方式不限于这些记载，还能进行各种变更等。

例如，尽管在所述各实施方式中示出了由电动机温度检测器500检测电动机M的绕组温度的例子，但并不限于此。即，可以检测压缩机1的外廓温度、或压缩机1的排放配管温度来作为电动机M的温度，并输入至电动机消磁保护部103。

另外，在电动机温度检测器500的基础上，还可以具备对外部气体温度进行检测的外部气体温度检测器(外部气体温度检测单元)。例如，电动机控制装置100可以在从外部气体温度检测器输入的外部气体温度为给定值(第3给定值)以下、且从电动机温度检测器500输入的电动机M的绕组温度为温度阈值Tth(第1给定值)以下的情况下，执行消磁保护处理。

另外，可以根据从外部气体温度检测器输入的外部气体温度、与从电动机温度检测器500输入的电动机M的绕组温度之差，来决定是否由电动机控制装置100执行消磁保护处理。

另外，在图5所示的流程图的步骤S104中，作为判断电动机绕组温度是否为温度阈值Tth以下之前的处理，可以追加空气调节器A的运转模式是否为制热运转的判断处理。在为制热运转的情况下，电动机控制装置的处理前进至步骤S104。另一方面，在并非制热运转的情况下，电动机控制装置的处理前进至步骤S107。

通过加入这样的运转模式的判断处理，能更正确地判定是否应该进行电动机消磁保护处理。

此外，可以在图9或图10所示的流程图中应用所述的判定处理。

另外，尽管在所述各实施方式中，说明了具备由电动机M驱动的压缩机1的空气调节器A或冷冻装置B，但并不限于此。此外，还能在使用热泵环路的各种设备中应用本发明。

Claims (20)

1.一种电动机控制装置，将从直流电源输入至逆变器的直流电压变换成交流电压，对与所述逆变器连接的电动机的驱动进行控制，所述电动机控制装置的特征在于，

所述电动机具有呈低温下易消磁的低温消磁特性的永久磁铁，

在由电动机温度检测单元检测的所述电动机的温度为基于该电动机的消磁特性而确定的第1给定值以下的情况下，执行通过对流入所述电动机的电流的变动进行抑制从而使该电流趋近正弦波的电流变动抑制控制。

2.一种电动机控制装置，将从直流电源输入至逆变器的直流电压变换成交流电压，对与所述逆变器连接的电动机的驱动进行控制，所述电动机控制装置的特征在于，

所述电动机具有呈低温下易消磁的低温消磁特性的永久磁铁，

在由电动机温度检测单元检测的所述电动机的温度为基于该电动机的消磁特性而确定的第1给定值以下的情况下，执行用于抑制所述电动机的电流变动的电流变动抑制控制，

所述电动机控制装置具备：

扭矩变动抑制控制部，其抑制所述电动机的扭矩变动；

电流变动抑制控制部，其执行所述电流变动抑制控制；

电动机消磁保护部，其在由所述电动机温度检测单元检测的所述电动机的温度为所述第1给定值以下的情况下，通过将所述电动机的指令旋转速度设为能执行所述电流变动抑制控制的校正指令旋转速度，来执行消磁保护处理；和

切换部，其根据所述电动机的旋转速度来对所述扭矩变动抑制控制部所执行的处理、以及所述电流变动抑制控制所执行的处理进行切换。

3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电动机消磁保护部从所述电动机的驱动开始起执行给定时间的所述消磁保护处理。

4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电动机消磁保护部根据由所述电动机温度检测单元检测的所述电动机的温度，来设定用于执行所述消磁保护处理的所述给定时间。

5.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电动机消磁保护部在从所述电动机温度检测单元输入的所述电动机的动作温度变为了高于所述第1给定值的第2给定值以上的情况下，结束所述消磁保护处理。

6.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，

在所述消磁保护处理结束后，遵照从外部输入的指令旋转速度来使所述电动机驱动。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述永久磁铁是铁素体磁铁。

8.一种电动机驱动装置，具备：将从直流电源输入的直流电压变换成交流电压的逆变器、检测与所述逆变器连接的电动机的温度的电动机温度检测单元、以及控制所述逆变器的驱动的控制单元，所述电动机驱动装置通过来自所述逆变器的交流电力来使所述电动机驱动，所述电动机驱动装置的特征在于，

所述电动机具有呈低温下易消磁的低温消磁特性的永久磁铁，

在由所述电动机温度检测单元检测的所述电动机的温度为基于该电动机的消磁特性而确定的第1给定值以下的情况下，所述控制单元执行用于抑制所述电动机的电流变动的电流变动抑制控制。

9.根据权利要求8所述的电动机驱动装置，其特征在于，

还具备：外部气体温度检测单元，其检测外部气体温度，

在由所述外部气体温度检测单元检测的外部气体温度为第3给定值以下、且由所述电动机温度检测单元检测的所述电动机的温度为所述第1给定值以下的情况下，所述控制单元执行用于抑制所述电动机的电流变动的电流变动抑制控制。

10.一种压缩机，其特征在于，

具备权利要求9所述的所述电动机驱动装置，由该电动机驱动装置驱动所述电动机，且具有通过该驱动来压缩流体的压缩机构。

11.根据权利要求10所述的压缩机，其特征在于，

所述电动机温度检测单元检测所述电动机的绕组温度、所述压缩机的外廓温度、压缩机的排放配管温度来作为所述电动机的温度。

12.根据权利要求11所述的压缩机，其特征在于，

所述压缩机构是回转式、往复式、或滚动式。

13.一种冷冻装置，其特征在于，

通过将权利要求10至权利要求12中任一项所述的压缩机、室外热交换器、膨胀阀、以及室内热交换器用配管连接成环状，来构成热泵环路。

14.一种空气调节器，其特征在于，

通过将权利要求10至权利要求12中任一项所述的压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器、以及四方阀用配管进行连接，来构成热泵环路。

15.一种电动机控制方法，将从直流电源输入至逆变器的直流电压变换成交流电压，对与所述逆变器连接的电动机的驱动进行控制，所述电动机控制方法的特征在于，

所述电动机具有呈低温下易消磁的低温消磁特性的永久磁铁，

在所述电动机的温度为基于该电动机的消磁特性而确定的第1给定值以下的情况下，执行通过对流入所述电动机的电流的变动进行抑制从而使该电流趋近正弦波的电流变动抑制控制。

16.一种电动机控制方法，将从直流电源输入至逆变器的直流电压变换成交流电压，对与所述逆变器连接的电动机的驱动进行控制，所述电动机控制方法的特征在于，

所述电动机具有呈低温下易消磁的低温消磁特性的永久磁铁，

在所述电动机的温度为基于该电动机的消磁特性而确定的第1给定值以下的情况下，执行用于抑制所述电动机的电流变动的电流变动抑制控制，

所述电动机控制方法执行如下处理：

电动机控制处理，根据所述电动机的旋转速度，对用于抑制所述电动机的扭矩变动的扭矩变动抑制控制、以及用于执行所述电流变动抑制控制的电流变动抑制控制进行切换；和

消磁保护处理，在所述电动机的动作温度为所述第1给定值以下的情况下，将所述电动机的指令旋转速度设为能执行所述电流变动抑制控制的给定旋转速度以上。

17.根据权利要求16所述的电动机控制方法，其特征在于，

从所述电动机的驱动开始起执行给定时间的所述消磁保护处理。

18.根据权利要求17所述的电动机控制方法，其特征在于，

根据所述电动机的温度，来设定用于执行所述消磁保护处理的所述给定时间。

19.根据权利要求18所述的电动机控制方法，其特征在于，

在所述电动机的动作温度变为了高于所述第1给定值的第2给定值以上的情况下，结束所述消磁保护处理。

20.根据权利要求16～19中任一项所述的电动机控制方法，其特征在于，

在所述消磁保护处理结束后，遵照从外部输入的指令旋转速度来使所述电动机驱动。