CN109863686A - 驱动装置、空气调节机以及电动机的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

驱动装置(100)驱动具有线圈(3)的电动机(1)。驱动装置(100)具备：转换器(102)，生成母线电压；逆变器(103)，将母线电压变换为交流电压而供给到线圈(3)；以及接线切换部(60)，切换线圈(3)的接线状态。转换器(102)生成的母线电压根据线圈(3)的接线状态而被切换。

Description

驱动装置、空气调节机以及电动机的驱动方法
技术领域
本发明涉及驱动电动机的驱动装置、具有电动机的空气调节机以及电动机的驱动方法。
背景技术
关于在空气调节机等中使用的电动机，为了提高低速旋转时以及高速旋转时的运转效率，在Y接线(星形接线)和三角形接线(还称为三角接线或者Δ接线)之间切换电动机的线圈的接线状态(例如，参照专利文献1)。
具体而言，将电动机的转速与阈值进行比较，在转速比阈值大或者小的状态经过一定时间的情况下，进行从Y接线切换到三角形接线这样的控制(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-216324号公报
专利文献2：日本专利第4619826号公报
发明内容
然而，仅凭切换Y接线和三角形接线，难以充分地提高电动机的效率。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于充分地提高电动机的效率。
本发明提供一种驱动装置，驱动具有线圈的电动机，其中，所述驱动装置具备：转换器，生成母线电压；逆变器，将母线电压变换为交流电压而供给到线圈；以及接线切换部，切换线圈的接线状态。转换器生成的母线电压根据线圈的接线状态而被切换。
根据本发明，转换器的母线电压根据线圈的接线状态而被切换，所以能够充分地提高电动机效率。
附图说明
图1是示出实施方式1的电动机的结构的剖视图。
图2是示出实施方式1的旋转压缩机的结构的剖视图。
图3是示出实施方式1的空气调节机的结构的框图。
图4是示出实施方式1的空气调节机的控制系统的基本结构的概念图。
图5是示出实施方式1的空气调节机的控制系统的框图(A)、以及示出根据室内温度来控制压缩机的电动机的部分的框图(B)。
图6是示出实施方式1的驱动装置的结构的框图。
图7是示出实施方式1的驱动装置的结构的框图。
图8是示出实施方式1的线圈的接线状态的切换动作的示意图(A)以及(B)。
图9是示出实施方式1的线圈的接线状态的示意图。
图10是示出实施方式1的空气调节机的基本动作的流程图。
图11是示出实施方式1的空气调节机的接线切换动作的流程图。
图12是示出实施方式1的空气调节机的接线切换动作的流程图。
图13是示出实施方式1的空气调节机的接线切换动作的其它例子的流程图(A)以及(B)。
图14是示出实施方式1的空气调节机的动作的一个例子的时序图。
图15是示出在电动机中将线圈按照Y接线进行接线的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图16是示出在电动机中将线圈按照Y接线进行接线且进行了减弱磁场控制的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图17是示出图16所示的进行了减弱磁场控制的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图18是示出图16所示的进行了减弱磁场控制的情况下的电动机转矩与转速的关系的曲线图。
图19是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况下各自的线间电压与转速的关系的曲线图。
图20是示出进行了从Y接线向三角形接线的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图21是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况下各自的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图22是示出将线圈的接线状态成为Y接线、调整匝数以便在比制热中间条件稍微小的转速下使线间电压达到逆变器最大输出电压并从Y接线切换到三角形接线的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图23是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况下各自的电动机转矩与转速的关系的曲线图。
图24是示出将线圈的接线状态设为Y接线、调整匝数以便在比制热中间条件稍微小的转速下使线间电压达到逆变器最大输出电压并从Y接线切换到三角形接线的情况下的电动机转矩与转速的关系的曲线图。
图25是示出用转换器切换母线电压的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图26是示出在实施方式1中进行了线圈的接线状态的切换和转换器的母线电压的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图27是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况下各自的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图28是示出在实施方式1中进行了线圈的接线状态的切换和转换器的母线电压的切换的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图29是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况下各自的电动机转矩与转速的关系的曲线图。
图30是示出在实施方式1中进行了线圈的接线状态的切换和转换器的母线电压的切换的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图31是示出实施方式1的第1变形例中的电动机效率与转速的关系的曲线图(A)、(B)。
图32是示出实施方式1的第2变形例中的线间电压与转速的关系的曲线图。
图33是用于说明实施方式1的第3变形例的线圈的接线状态的切换动作的示意图(A)、(B)。
图34是用于说明实施方式1的第3变形例的线圈的接线状态的切换动作的其它例子的示意图(A)、(B)。
图35是示出实施方式1的第4变形例中的接线切换动作的流程图。
图36是示出实施方式1的第5变形例中的接线切换动作的流程图。
图37是示出实施方式2的空气调节机的结构的框图。
图38是示出实施方式2的空气调节机的控制系统的框图。
图39是示出实施方式2的驱动装置的控制系统的框图。
图40是示出实施方式2的空气调节机的基本动作的流程图。
图41是示出实施方式2的变形例的空气调节机的基本动作的流程图。
(附图标记说明)
1：电动机；3、3U、3V、3W：线圈；5、500：空气调节机；5A：室内机；5B：室外机；8：旋转压缩机(压缩机)；9：压缩机构；10：定子；11：定子芯；12：齿部；20：转子；21：转子芯；25：永久磁铁；41：压缩机；42：四通阀；43：室外热交换器；44：膨胀阀；45：室内热交换器；46：室外送风风扇；47：室内送风风扇；50：控制装置；50a：室内控制装置；50b：室外控制装置；50c：联络缆线；51：输入电路；52：运算电路；53：输出电路；54：室内温度传感器；55：遥控器；56：信号接收部；57：CPU；58：存储器；60：接线切换部；61、62、63：开关；71：压缩机温度传感器；80：壳体；81：玻璃端子；85：排出管；90：轴；100、100a：驱动装置；101：电源；102：转换器；103：逆变器。
具体实施方式
实施方式1.
<电动机的结构>
说明本发明的实施方式1。图1是示出本发明的实施方式1的电动机1的结构的剖视图。该电动机1为永久磁铁埋入型电动机，例如在旋转压缩机中使用。电动机1具备定子10以及能够旋转地设置于定子10的内侧的转子20。在定子10与转子20之间形成有例如0.3～1mm的气隙。此外，图1是与转子20的旋转轴正交的面处的剖视图。
以下，将转子20的轴向(旋转轴的方向)简称为“轴向”。另外，将沿着定子10以及转子20的外周(圆周)的方向简称为“周向”。将定子10以及转子20的半径方向简称为“径向”。
定子10具备定子芯11以及卷绕于定子芯11的线圈3。定子芯11是在旋转轴方向上层叠厚度为0.1～0.7mm(在此0.35mm)的多个电磁钢板并通过铆接进行连接而成的。
定子芯11具有环状的磁轭部13以及从磁轭部13向径向内侧突出的多个(在此9个)齿部12。在相邻的齿部12之间形成槽。各齿部12在径向内侧的前端具有宽度(定子芯11的周向的尺寸)宽的齿顶部。
作为定子绕组的线圈3隔着绝缘体(绝缘件)14卷绕于各齿部12。线圈3例如是在各齿部12通过集中卷绕而卷绕110匝(110圈)线径(直径)为0.8mm的磁铁线而成的。根据电动机1所要求的特性(转速、转矩等)、供给电压或者槽的剖面面积来决定线圈3的匝数以及线径。
线圈3包括U相、V相以及W相这3相绕组(称为线圈3U、3V、3W)。各相的线圈3的两个端子开路。即，线圈3具有合计6个端子。线圈3的接线状态如后所述构成为能够在Y接线和三角形接线之间切换。绝缘体14例如包括由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)形成的薄膜，厚度为0.1～0.2mm。
定子芯11具有多个(在此9个)块经由薄型部连结的结构。在将定子芯11展开成带状的状态下，将磁铁线卷绕于各齿部12，之后，将定子芯11弯曲成环状，对两个端部进行焊接。
这样由薄的薄膜构成绝缘体14且为了易于绕线而将定子芯11设为分割构造在增加槽内的线圈3的匝数方面是有效的。此外，定子芯11不限定于如上所述具有连结有多个块(分割芯)的结构。
转子20具有转子芯21以及安装于转子芯21的永久磁铁25。转子芯21是在旋转轴方向上层叠厚度为0.1～0.7mm(在此为0.35mm)的多个电磁钢板且通过铆接进行连接而成的。
转子芯21具有圆筒形状，在其径向中心形成有轴孔27(中心孔)。作为转子20的旋转轴的轴(例如旋转压缩机8的轴90)通过热压配合或者压入等而被固定于轴孔27。
沿着转子芯21的外周面，形成有被插入永久磁铁25的多个(在此为6个)磁铁插入孔22。磁铁插入孔22为空隙，1个磁铁插入孔22对应于1个磁极。在此，设置有6个磁铁插入孔22，所以转子20整体为6极。
在此，磁铁插入孔22具有周向的中央部向径向内侧突出的V字形状。此外，磁铁插入孔22并不限定于V字形状，例如也可以为直线形状。
在1个磁铁插入孔22内配置两个永久磁铁25。即，关于1个磁极配置两个永久磁铁25。在此，如上述那样，转子20为6极，所以配置合计12个永久磁铁25。
永久磁铁25在转子芯21的轴向上为长的平板状的部件，在转子芯21的周向上具有宽度，在径向上具有厚度。永久磁铁25例如由以钕(Nd)、铁(Fe)以及硼(B)为主要成分的稀土类磁铁构成。
永久磁铁25在厚度方向上被磁化。另外，配置于1个磁铁插入孔22内的两个永久磁铁25以使彼此相同的磁极朝着径向的相同侧的方式被磁化。
在磁铁插入孔22的周向两侧分别形成有磁通阻挡部(flux barrier)26。磁通阻挡部26为与磁铁插入孔22连续地形成的空隙。磁通阻挡部26用于抑制相邻的磁极间的漏磁通(即，经由极间流动的磁通)。
在转子芯21中，在各磁铁插入孔22的周向的中央部形成有作为突起的第1磁铁保持部23。另外，在转子芯21中，在磁铁插入孔22的周向的两个端部分别形成有作为突起的第2磁铁保持部24。第1磁铁保持部23以及第2磁铁保持部24在各磁铁插入孔22内对永久磁铁25进行定位而保持。
如上述那样，定子10的槽数(即齿部12的数量)为9，转子20的极数为6。即，电动机1的转子20的极数与定子10的槽数之比为2：3。
在电动机1中，线圈3的接线状态在Y接线和三角形接线之间进行切换，但在使用三角形接线的情况下，流过循环电流，电动机1的性能有可能会下降。循环电流起因于各相的绕组中的感应电压所产生的3次高次谐波。已知在极数与槽数之比为2：3的集中卷绕的情况下，如果没有磁饱和等影响，则在感应电压中不会产生3次高次谐波，因而不发生循环电流所致的性能下降。
<旋转压缩机的结构>
接下来，说明使用了电动机1的旋转压缩机8。图2是示出旋转压缩机8的结构的剖视图。旋转压缩机8具备壳体80、配设于壳体80内的压缩机构9以及驱动压缩机构9的电动机1。旋转压缩机8还具有以能够传递动力的方式连结电动机1与压缩机构9的轴90(曲轴)。轴90与电动机1的转子20的轴孔27(图1)嵌合。
壳体80例如为由钢板形成的密闭容器，覆盖电动机1以及压缩机构9。壳体80具有上部壳体80a和下部壳体80b。在上部壳体80a安装有作为用于将电力从旋转压缩机8的外部供给到电动机1的端子部的玻璃端子81、以及用于将在旋转压缩机8内被压缩的制冷剂排出到外部的排出管85。在此，从玻璃端子81引出与电动机1(图1)的线圈3的U相、V相以及W相的各相各两根对应的合计6根引出线。在下部壳体80b收容有电动机1以及压缩机构9。
压缩机构9沿着轴90而具有圆环状的第1汽缸91以及第2汽缸92。第1汽缸91以及第2汽缸92固定于壳体80(下部壳体80b)的内周部。在第1汽缸91的内周侧配置有圆环状的第1活塞93，在第2汽缸92的内周侧配置有圆环状的第2活塞94。第1活塞93以及第2活塞94为与轴90一起旋转的旋转活塞。
在第1汽缸91与第2汽缸92之间设置有隔开板97。隔开板97为在中央具有贯通孔的圆板状的部件。在第1汽缸91以及第2汽缸92的汽缸室设置有将汽缸室分成吸入侧和压缩侧的叶片(未图示)。第1汽缸91、第2汽缸92以及隔开板97由螺栓98一体地固定。
在第1汽缸91的上侧，配置有上部框架95以便封堵第1汽缸91的汽缸室的上侧。在第2汽缸92的下侧，配置有下部框架96以便封堵第2汽缸92的汽缸室的下侧。上部框架95以及下部框架96能够旋转地支承轴90。
在壳体80的下部壳体80b的底部存留有对压缩机构9的各滑动部进行润滑的制冷机油(未图示)。制冷机油在沿轴向形成于轴90的内部的孔90a内上升，从形成于轴90的多个部位的供油孔90b供给到各滑动部。
电动机1的定子10通过热压配合安装于壳体80的内侧。电力从安装于上部壳体80a的玻璃端子81供给到定子10的线圈3。轴90固定于转子20的轴孔27(图1)。
壳体80安装有储藏制冷剂气体的储藏器87。储藏器87例如被设置于下部壳体80b的外侧的保持部80c保持。一对吸入管88、89安装于壳体80，制冷剂气体经由该吸入管88、89从储藏器87供给到汽缸91、92。
作为制冷剂，例如，也可以使用R410A、R407C或者R22等，但根据防止全球变暖的观点，最好使用低GWP(全球变暖系数)的制冷剂。作为低GWP的制冷剂，例如能够使用以下的制冷剂。
(1)首先，能够使用在组成中具有碳的双键的卤代烃，例如HFO(Hydro－Fluoro－Orefin)－1234yf(CF3CF＝CH2)。HFO－1234yf的GWP为4。
(2)另外，也可以使用在组成中具有碳的双键的烃，例如R1270(丙烯)。R1270的GWP为3，比HFO－1234yf低，但可燃性比HFO－1234yf高。
(3)另外，也可以使用包含在组成中具有碳的双键的卤代烃或者在组成中具有碳的双键的烃中的至少任意一方的混合物，例如HFO－1234yf与R32的混合物。上述HFO－1234yf为低压制冷剂，所以存在压损大的趋势，有可能会招致制冷循环(特别是蒸发器)的性能下降。因此，在实用方面最好使用与和HFO－1234yf相比为高压制冷剂的R32或者R41的混合物。
旋转压缩机8的基本动作如以下那样。从储藏器87供给的制冷剂气体经由吸入管88、89而供给到第1汽缸91以及第2汽缸92的各汽缸室。当电动机1被驱动而转子20旋转时，轴90与转子20一起旋转。然后，与轴90嵌合的第1活塞93以及第2活塞94在各汽缸室内偏心旋转，在各汽缸室内将制冷剂进行压缩。被压缩的制冷剂经由设置于电动机1的转子20的孔(未图示)而在壳体80内上升，从排出管85排出到外部。
<空气调节机的结构>
接下来，说明包括实施方式1的驱动装置的空气调节机5。图3是示出空气调节机5的结构的框图。空气调节机5具备设置于室内(空调对象空间)的室内机5A以及设置于屋外的室外机5B。室内机5A与室外机5B由制冷剂流经的连接配管40a、40b连接。在连接配管40a中流过通过冷凝器后的液体制冷剂。在连接配管40b中流过通过蒸发器后的气体制冷剂。
在室外机5B配设有将制冷剂进行压缩而排出的压缩机41、切换制冷剂的流动方向的四通阀(制冷剂流路切换阀)42、进行外部气体与制冷剂的热交换的室外热交换器43以及将高压的制冷剂减压成低压的膨胀阀(减压装置)44。压缩机41包括上述旋转压缩机8(图2)。在室内机5A配置有进行室内空气与制冷剂的热交换的室内热交换器45。
这些压缩机41、四通阀42、室外热交换器43、膨胀阀44以及室内热交换器45由包括上述连接配管40a、40b的配管40连接，构成制冷剂回路。由这些构成要素构成利用压缩机41使制冷剂循环的压缩式制冷循环(压缩式热泵循环)。
为了控制空气调节机5的运转，在室内机5A配置有室内控制装置50a，在室外机5B配置有室外控制装置50b。室内控制装置50a以及室外控制装置50b分别具有形成有用于控制空气调节机5的各种电路的控制基板。室内控制装置50a与室外控制装置50b由联络缆线50c相互连接。联络缆线50c与上述连接配管40a、40b一起捆扎。
在室外机5B，以与室外热交换器43对置的方式配置作为送风机的室外送风风扇46。室外送风风扇46通过旋转来生成通过室外热交换器43的空气流。室外送风风扇46例如包括螺旋桨风扇。
四通阀42由室外控制装置50b控制，切换制冷剂流动的方向。在四通阀42处于图3的实线所示的位置时，将从压缩机41排出的气体制冷剂送到室外热交换器43(冷凝器)。另一方面，在四通阀42处于图3的虚线所示的位置时，将从室外热交换器43(蒸发器)流入的气体制冷剂送到压缩机41。膨胀阀44由室外控制装置50b控制，通过变更开度，将高压的制冷剂减压成低压。
在室内机5A，以与室内热交换器45对置的方式配置有作为送风机的室内送风风扇47。室内送风风扇47通过旋转来生成通过室内热交换器45的空气流。室内送风风扇47例如包括横流风扇。
在室内机5A设置有作为温度传感器的室内温度传感器54，该温度传感器测定作为室内(空调对象空间)的空气温度的室内温度Ta，将测定出的温度信息(信息信号)送到室内控制装置50a。室内温度传感器54既可以由在一般的空气调节机中使用的温度传感器构成，也可以使用检测室内的墙壁或者地板等的表面温度的辐射温度传感器。
在室内机5A另外设置有信号接收部56，该信号接收部56接收从用户操作的遥控器55(远程操作装置)发出的指示信号(运转指示信号)。遥控器55是用户对空气调节机5进行运转输入(运转开始以及停止)或者运转内容(设定温度、风速等)的指示的遥控器。
压缩机41构成为能够在通常运转时在20～130rps的范围变更运转转速。伴随压缩机41的转速的增加，制冷剂回路的制冷剂循环量增加。控制装置50(更具体而言，室外控制装置50b)根据由室内温度传感器54得到的当前的室内温度Ta与用户利用遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT来控制压缩机41的转速。温度差ΔT越大，压缩机41以越高的转速旋转，使制冷剂的循环量增加。
室内送风风扇47的旋转由室内控制装置50a控制。室内送风风扇47的转速能够切换为多个等级。在此，例如能够将转速切换为强风、中风以及弱风这3个等级。另外，在利用遥控器55将风速设定设定为自动模式的情况下，根据测定出的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT，切换室内送风风扇47的转速。
室外送风风扇46的旋转由室外控制装置50b控制。室外送风风扇46的转速能够切换为多个等级。在此，根据测定出的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT，切换室外送风风扇46的转速。
在室内机5A另外具备左右风向板48和上下风向板49。左右风向板48以及上下风向板49变更利用室内热交换器45进行热交换后的调节空气利用室内送风风扇47吹出到室内时的吹出方向。左右风向板48左右地变更吹出方向，上下风向板49上下地变更吹出方向。室内控制装置50a根据遥控器55的设定来控制左右风向板48以及上下风向板49各自的角度即吹出气流的风向。
空气调节机5的基本动作如下面那样。在制冷运转时，四通阀42被切换到实线所示的位置，从压缩机41排出的高温高压的气体制冷剂流入到室外热交换器43。在该情况下，室外热交换器43作为冷凝器进行动作。在通过室外送风风扇46的旋转而空气通过室外热交换器43时，通过热交换来吸收制冷剂的冷凝热。制冷剂冷凝而成为高压低温的液体制冷剂，利用膨胀阀44进行隔热膨胀而成为低压低温的二相制冷剂。
通过膨胀阀44后的制冷剂流入到室内机5A的室内热交换器45。室内热交换器45作为蒸发器进行动作。在通过室内送风风扇47的旋转而空气通过室内热交换器45时，通过热交换而蒸发热被制冷剂吸收，由此，冷却后的空气被供给到室内。制冷剂蒸发而成为低温低压的气体制冷剂，利用压缩机41再次压缩成高温高压的制冷剂。
在制热运转时，四通阀42被切换到虚线所示的位置，从压缩机41排出的高温高压的气体制冷剂流入到室内热交换器45。在该情况下，室内热交换器45作为冷凝器进行动作。在通过室内送风风扇47的旋转而空气通过室内热交换器45时，通过热交换从制冷剂吸收冷凝热，由此加热后的空气被供给到室内。另外，制冷剂冷凝而成为高压低温的液体制冷剂，利用膨胀阀44进行隔热膨胀而成为低压低温的二相制冷剂。
通过膨胀阀44后的制冷剂流入到室外机5B的室外热交换器43。室外热交换器43作为蒸发器进行动作。在通过室外送风风扇46的旋转而空气通过室外热交换器43时，通过热交换蒸发热被制冷剂吸收。制冷剂蒸发而成为低温低压的气体制冷剂，利用压缩机41再次压缩成高温高压的制冷剂。
图4是示出空气调节机5的控制系统的基本结构的概念图。上述室内控制装置50a与室外控制装置50b经由联络缆线50c相互交换信息来控制空气调节机5。在此，将室内控制装置50a与室外控制装置50b总称为控制装置50。
图5(A)是示出空气调节机5的控制系统的框图。控制装置50例如包括微型计算机。在控制装置50中编入有输入电路51、运算电路52以及输出电路53。
信号接收部56将从遥控器55接收到的指示信号输入到输入电路51。指示信号例如包括设定运转输入、运转模式、设定温度、风量或者风向的信号。另外，表示室内温度传感器54检测到的室内的温度的温度信息被输入到输入电路51。输入电路51将被输入的这些信息输出到运算电路52。
运算电路52具有CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)57和存储器58。CPU57进行运算处理以及判断处理。存储器58存储有用于空气调节机5的控制的各种设定值以及程序。运算电路52根据从输入电路51输入的信息来进行运算以及判断，将其结果输出到输出电路53。
输出电路53根据从运算电路52输入的信息，将控制信号输出到压缩机41、接线切换部60(后述)、转换器102、逆变器103、压缩机41、四通阀42、膨胀阀44、室外送风风扇46、室内送风风扇47、左右风向板48以及上下风向板49。
如上所述，室内控制装置50a以及室外控制装置50b(图4)经由联络缆线50c相互交换信息，控制室内机5A以及室外机5B的各种设备，所以在此将室内控制装置50a和室外控制装置50b一起表现为控制装置50。实际上，室内控制装置50a以及室外控制装置50b分别包括微型计算机。此外，也可以将控制装置仅搭载于室内机5A以及室外机5B中的任意一方来控制室内机5A以及室外机5B的各种设备。
图5(B)是示出在控制装置50中根据室内温度Ta来控制压缩机41的电动机1的部分的框图。控制装置50的运算电路52具备接收内容解析部52a、室内温度获取部52b、温度差计算部52c以及压缩机控制部52d。它们例如包含于运算电路52的CPU57。
接收内容解析部52a解析从遥控器55经由信号接收部56以及输入电路51输入的指示信号。接收内容解析部52a根据解析结果，将例如运转模式以及设定温度Ts输出到温度差计算部52c。室内温度获取部52b获取从室内温度传感器54经由输入电路51输入的室内温度Ta，输出到温度差计算部52c。
温度差计算部52c计算从室内温度获取部52b输入的室内温度Ta与从接收内容解析部52a输入的设定温度Ts的温度差ΔT。在从接收内容解析部52a输入的运转模式为制热运转的情况下，用温度差ΔT＝Ts－Ta来计算。在运转模式为制冷运转的情况下，用温度差ΔT＝Ta－Ts来计算。温度差计算部52c将计算出的温度差ΔT输出到压缩机控制部52d。
压缩机控制部52d根据从温度差计算部52c输入的温度差ΔT来控制驱动装置100，由此控制电动机1的转速(即压缩机41的转速)。
<驱动装置的结构>
接下来，说明驱动电动机1的驱动装置100。图6是示出驱动装置100的结构的框图。驱动装置100构成为具备：转换器102，对电源101的输出进行整流；逆变器103，将交流电压输出到电动机1的线圈3；接线切换部60，切换线圈3的接线状态；以及控制装置50。电力从作为交流(AC)电源的电源101供给到转换器102。
电源101例如为200V(实效电压)的交流电源。转换器102为整流电路，输出例如280V的直流(DC)电压。将从转换器102输出的电压称为母线电压。逆变器103从转换器102被供给母线电压，将线间电压(还称为电动机电压)输出到电动机1的线圈3。与线圈3U、3V、3W分别连接的布线104、105、106连接于逆变器103。
线圈3U具有端子31U、32U。线圈3V具有端子31V、32V。线圈3W具有端子31W、32W。布线104与线圈3U的端子31U连接。布线105与线圈3V的端子31V连接。布线106与线圈3W的端子31W连接。
接线切换部60具有开关61、62、63。开关61将线圈3U的端子32U连接于布线105以及中性点33中的任意一方。开关62将线圈3V的端子32V连接于布线106以及中性点33中的任意一方。开关63将线圈3V的端子32W连接于布线104以及中性点33中的任意一方。接线切换部60的开关61、62、63在此由继电器接点构成。但是，也可以由半导体开关构成。
控制装置50控制转换器102、逆变器103以及接线切换部60。控制装置50的结构与参照图5进行说明的结构一样。信号接收部56接收到的来自遥控器55的运转指示信号以及室内温度传感器54检测到的室内温度被输入到控制装置50。控制装置50根据这些输入信息，将电压切换信号输出到转换器102，将逆变器驱动信号输出到逆变器103，将接线切换信号输出到接线切换部60。
在图6所示的状态下，开关61将线圈3U的端子32U连接于中性点33，开关62将线圈3V的端子32V连接于中性点33，开关63将线圈3W的端子32W连接于中性点33。即，线圈3U、3V、3W的端子31U、31V、31W与逆变器103连接，端子32U、32V、32W与中性点33连接。
图7是示出在驱动装置100中接线切换部60的开关61、62、63被切换的状态的框图。在图7所示的状态下，开关61将线圈3U的端子32U连接于布线105，开关62将线圈3V的端子32V连接于布线106，开关63将线圈3W的端子32W连接于布线104。
图8(A)是示出开关61、62、63处于图6所示的状态时的线圈3U、3V、3W的接线状态的示意图。线圈3U、3V、3W分别在端子32U、32V、32W处与中性点33连接。因此，线圈3U、3V、3W的接线状态为Y接线(星形接线)。
图8(B)是示出开关61、62、63处于图7所示的状态时的线圈3U、3V、3W的接线状态的示意图。线圈3U的端子32U经由布线105(图7)连接于线圈3V的端子31V。线圈3V的端子32V经由布线106(图7)连接于线圈3W的端子31W。线圈3W的端子32W经由布线104(图7)连接于线圈3U的端子31U。因此，线圈3U、3V、3W的接线状态为三角形接线(三角接线)。
这样，接线切换部60能够通过开关61、62、63的切换，在Y接线(第1接线状态)以及三角形接线(第2接线状态)之间切换电动机1的线圈3U、3V、3W的接线状态。
图9是示出线圈3U、3V、3W各自的线圈部分的示意图。如上所述，电动机1具有9个齿部12(图1)，线圈3U、3V、3W分别卷绕于3个齿部12。即，线圈3U是将卷绕于3个齿部12的U相的线圈部分Ua、Ub、Uc串联地连接而成的。同样地，线圈3V是将卷绕于3个齿部12的V相的线圈部分Va、Vb、Vc串联地连接而成的。另外，线圈3W是将卷绕于3个齿部12的W相的线圈部分Wa、Wb、Wc串联地连接而成的。
<空气调节机的动作>
图10～12是示出空气调节机5的基本动作的流程图。空气调节机5的控制装置50通过利用信号接收部56从遥控器55接收启动信号，从而开始运转(步骤S101)。在此，控制装置50的CPU57启动。如后所述，空气调节机5在前次结束时将线圈3的接线状态切换为三角形接线而结束，所以在运转开始时(启动时)，线圈3的接线状态为三角形接线。
接下来，控制装置50进行空气调节机5的启动处理(步骤S102)。具体而言，例如，驱动室内送风风扇47以及室外送风风扇46的各风扇马达。
接下来，控制装置50将电压切换信号输出到转换器102，使转换器102的母线电压升压到与三角形接线对应的母线电压(例如390V)(步骤S103)。转换器102的母线电压为从逆变器103施加到电动机1的最大电压。
接下来，控制装置50启动电动机1(步骤S104)。由此，电动机1以线圈3的接线状态为三角形接线的方式启动。另外，控制装置50控制逆变器103的输出电压，控制电动机1的转速。
具体而言，控制装置50根据温度差ΔT，使电动机1的转速以预先决定的速度阶梯性地上升。电动机1的转速的容许最大转速例如为130rps。由此，使基于压缩机41的制冷剂循环量增加，在为制冷运转的情况下提高制冷能力，在为制热运转的情况下提高制热能力。
另外，当由于空调效果而室内温度Ta接近设定温度Ts并且温度差ΔT呈现出减少趋势时，控制装置50根据温度差ΔT使电动机1的转速减少。当温度差ΔT减少至预先决定的零附近温度(但比0大)时，控制装置50使电动机1以容许最小转速(例如20rps)运转。
另外，在室内温度Ta达到设定温度Ts的情况(即温度差ΔT为0以下的情况)下，控制装置50为了防止过制冷(或者过制热)而使电动机1的旋转停止。由此，压缩机41成为停止的状态。然后，在温度差ΔT再次变得比0大的情况下，控制装置50再次开始电动机1的旋转。此外，控制装置50限制电动机1的短时间内的旋转再次开始，以便避免在短时间内反复进行电动机1的旋转和停止。
另外，当电动机1的转速达到预先设定的转速时，逆变器103开始减弱磁场控制。参照图15～30，随后叙述减弱磁场控制。
控制装置50判断是否从遥控器55经由信号接收部56接收到运转停止信号(空气调节机5的运转停止信号)(步骤S105)。在未接收到运转停止信号的情况下，进入到步骤S106。另一方面，在接收到运转停止信号的情况下，控制装置50进入到步骤S109。
控制装置50获取由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与由遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT(步骤S106)，根据该温度差ΔT来判断是否需要从线圈3的三角形接线切换到Y接线。即，判断是否线圈3的接线状态为三角形接线、此外且上述温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下(步骤S107)。阈值ΔTr为与小到能够切换为Y接线的程度的空调负荷(还简称为“负荷”)相当的温度差。
如上述那样，ΔT在运转模式为制热运转的情况下用ΔT＝Ts－Ta来表示，在为制冷运转的情况下用ΔT＝Ta－Ts来表示，所以在此比较ΔT的绝对值和阈值ΔTr来判断是否需要切换到Y接线。
如果步骤S107中的比较结果是线圈3的接线状态为三角形接线、且温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下，则进入到步骤S121(图11)。
如图11所示，在步骤S121中，控制装置50将停止信号输出到逆变器103，使电动机1的旋转停止。之后，控制装置50将接线切换信号输出到接线切换部60，将线圈3的接线状态从三角形接线切换到Y接线(步骤S122)。接着，控制装置50将电压切换信号输出到转换器102，使转换器102的母线电压降压到与Y接线对应的电压(280V)(步骤S123)，再次开始电动机1的旋转(步骤S124)。之后，返回到上述步骤S105(图10)。
在上述步骤S107中的比较结果是线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(是Y接线的情况)、或者温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大的情况(即无需切换为Y接线的情况)下，进入到步骤S108。
在步骤S108中，判断是否需要从Y接线切换到三角形接线。即，判断是否线圈3的接线状态为Y接线、此外且上述温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大。
如果步骤S108中的比较结果是线圈3的接线状态为Y接线、且温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大，则进入到步骤S131(图12)。
如图12所示，在步骤S131中，控制装置50使电动机1的旋转停止。之后，控制装置50将接线切换信号输出到接线切换部60，将线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线(步骤S132)。接着，控制装置50将电压切换信号输出到转换器102，使转换器102的母线电压升压到与三角形接线对应的电压(390V)(步骤S133)，再次开始电动机1的旋转(步骤S134)。
在为三角形接线的情况下，与Y接线相比，能够将电动机1驱动至更高的转速，所以能够应对更大的负荷。因此，能够使室内温度与设定温度的温度差ΔT在短时间内收敛。之后，返回到上述步骤S105(图10)。
在上述步骤S108中的比较结果是线圈3的接线状态不是Y接线的情况(是三角形接线的情况)、或者温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下的情况(即无需切换为三角形接线的情况)下，返回到步骤S105。
当在上述步骤S105中接收到运转停止信号的情况下，使电动机1的旋转停止(步骤S109)。之后，控制装置50将线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线(步骤S110)。在线圈3的接线状态已经是三角形接线的情况下，维持该接线状态。此外，虽然在图10中省略，但当在步骤S106～S108之间接收到运转停止信号的情况下，也进入到步骤S109而使电动机1的旋转停止。
之后，控制装置50进行空气调节机5的停止处理(步骤S111)。具体而言，使室内送风风扇47以及室外送风风扇46的各风扇马达停止。之后，控制装置50的CPU57停止，空气调节机5的运转结束。
在如上那样，室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT的绝对值比较小的情况(即为阈值ΔTr以下的情况)下，按照高效的Y接线使电动机1运转。然后，在需要应对更大的负荷的情况、即温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大的情况下，按照能够应对更大的负荷的三角形接线使电动机1运转。因此，能够提高空气调节机5的运转效率。
此外，也可以在从Y接线向三角形接线的切换动作(图12)中，如图13(A)所示在使电动机1的旋转停止的步骤S131之前检测电动机1的转速(步骤S135)，判断检测到的转速是否为阈值(转速的基准值)以上(步骤S136)。检测电动机1的转速作为逆变器103的输出电流的频率。
在步骤S136中，作为电动机1的转速的阈值，例如使用与后述制热中间条件相当的转速35rps和与制热额定条件相当的转速85rps的中间的60rps。如果电动机1的转速为阈值以上，则使电动机1的旋转停止，进行向三角形接线的切换，使转换器102的母线电压升压(步骤S131、S132、S133)。如果电动机1的转速小于阈值，则返回到图10的步骤S105。
除了这样基于温度差ΔT来进行是否需要接线切换的判断(步骤S108)之外，还根据电动机1的转速来进行是否需要接线切换的判断，从而能够可靠地抑制频繁地反复进行接线切换。
另外，也可以如图13(B)所示，在使电动机1的旋转停止的步骤S131之前，检测逆变器103的输出电压(步骤S137)，判断检测到的输出电压是否为阈值(输出电压的基准值)以上(步骤S138)。
图13(A)以及(B)示出了从Y接线向三角形接线的切换动作，但也可以在从三角形接线向Y接线的切换时，进行基于电动机1的转速或者逆变器103的输出电压的判断。
图14是示出空气调节机5的动作的一个例子的时序图。图14示出了空气调节机5的运转状态、及室外送风风扇46以及电动机1(压缩机41)的驱动状态。室外送风风扇46作为空气调节机5的电动机1以外的构成要素的一个例子而示出。
信号接收部56从遥控器55接收运转启动信号(接通指令)，从而CPU57启动，空气调节机5成为启动状态(接通状态)。当空气调节机5成为启动状态时，在经过时间t0之后，室外送风风扇46的风扇马达开始旋转。时间t0为基于室内机5A与室外机5B之间的通信的延迟时间。
在空气调节机5的启动后，在经过时间t1之后，开始基于三角形接线的电动机1的旋转。时间t1为直至室外送风风扇46的风扇马达的旋转稳定为止的等待时间。通过在电动机1的旋转开始前使室外送风风扇46旋转，从而防止制冷循环的温度上升到所需以上。
在图14的例子中，进行从三角形接线向Y接线的切换，进而进行从Y接线向三角形接线的切换，之后从遥控器55接收运转停止信号(关断指令)。接线的切换所需的时间t2为电动机1的重新启动所需的等待时间，设定为直至制冷循环过程中的制冷剂压力成为大致均等为止所需的时间。
当从遥控器55接收到运转停止信号时，电动机1的旋转停止，之后，在经过时间t3之后，室外送风风扇46的风扇马达的旋转停止。时间t3是为了使制冷循环的温度充分下降所需的等待时间。之后，在经过时间t4之后，CPU57停止，空气调节机5成为运转停止状态(关断状态)。时间t4为预先设定的等待时间。
<关于基于温度检测的接线切换>
在以上的空气调节机5的动作中，是否需要线圈3的接线状态的切换的判断(步骤S107、S108)例如还能够根据电动机1的转速或者逆变器输出电压来判断。但是，电动机1的转速有可能会在短的时间内变动，所以需要判断转速为阈值以下(或者阈值以上)的状态是否继续一定时间。关于逆变器输出电压也是同样的。
特别当在大幅变更基于遥控器55的设定温度的情况或者由于打开房间的窗户等而空气调节机5的负荷急剧地变化的情况下对于是否需要线圈3的接线状态的切换的判断需要时间时，针对负荷变动的压缩机41的运转状态的应对慢。其结果，基于空气调节机5的舒适性有可能会下降。
相对于此，在该实施方式中，将由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT(绝对值)和阈值进行比较。温度的短的时间内的变动少，所以无需继续温度差ΔT的检测以及阈值的比较，能够在短的时间内进行是否需要接线切换的判断。因此，能够使压缩机41的运转状态迅速地应对负荷变动，提高基于空气调节机5的舒适性。
此外，在上述空气调节机5的动作中，继续进行是否需要从三角形接线向Y接线的切换的判断(步骤S107)以及是否需要从Y接线向三角形接线的切换的判断(步骤S108)，但进行从三角形接线向Y接线的切换的是空调负荷下降(室内温度接近设定温度)的情况，之后，空调负荷急剧地增加的可能性低，所以难以发生频繁地进行接线的切换这样的事态。
另外，在上述空气调节机5的动作中，在使电动机1的旋转停止的状态(即使逆变器103的输出停止的状态)下进行线圈3的接线状态的切换(步骤S122、S132)。还能够一边继续向电动机1的电力供给，一边切换线圈3的接线状态，但从构成接线切换部60的开关61、62、63(图6)的继电器接点的可靠性的简单来看，最好在使向电动机1的电力供给停止的状态下进行切换。
此外，还能够在使电动机1的转速充分地下降的状态下进行线圈3的接线状态的切换，之后恢复到原来的转速。
另外，在此，由继电器接点构成接线切换部60的开关61、62、63，但在由半导体开关构成的情况下，在线圈3的接线状态的切换时无需使电动机1的旋转停止。
另外，也可以在室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT(绝对值)为阈值ΔTr以下的状态反复多次(预先设定的次数)的情况下，切换线圈3的接线状态。由此，能够抑制由于小的温度变化而反复进行接线切换。
此外，如上述那样，当室内温度与设定温度的温度差ΔT为0以下(ΔT≤0)时，控制装置50为了防止过制冷(或者过制热)而使电动机1的旋转停止，但也可以在该定时将线圈3的接线状态从三角形接线切换到Y接线。具体而言，在上述步骤S107中判断温度差ΔT是否为0以下，在温度差ΔT为0以下的情况下使电动机1的旋转停止并将线圈3的接线状态切换为Y接线即可。
另外，在上述空气调节机5的动作中，在从Y接线向三角形接线的切换时，使转换器102的母线电压升压，所以能够由电动机1产生高的转矩。因此，能够使室内温度与设定温度之差ΔT在更短的时间内收敛。关于转换器102的母线电压的升压将在后面叙述。
<关于启动时的接线状态>
如上述那样，实施方式1的空气调节机5在接收到运转启动信号而启动电动机1时，将线圈3的接线状态设为三角形接线而开始控制。另外，在空气调节机5的运转停止时，线圈3的接线状态被切换为三角形接线。
在空气调节机5的运转开始时，难以进行空调负荷的准确的检测。特别在空气调节机5的运转开始时，一般室内温度与设定温度之差大，空调负荷大。因而，在该实施方式1中，在将线圈3的接线状态设为能够应对更大的负荷(即，能够旋转至更高的转速)的三角形接线的状态下，启动电动机1。由此，能够在空气调节机5的运转开始时使室内温度Ta与设定温度Ts之差ΔT在更短的时间内收敛。
另外，当使空气调节机5长期间停止并且在停止过程中在接线切换部60产生异常(例如，开关61～63的继电器粘连而不动作等)的情况下，在空气调节机5的运转停止前也进行从Y接线向三角形接线的切换，所以能够按照三角形接线启动电动机1。因此，能够防止空气调节机5的能力的下降，不会损害舒适性。
此外，在将线圈3的接线状态设为三角形接线而启动电动机1、不进行向Y接线的切换的情况下，能够得到与线圈的接线状态始终为三角形接线(不具有接线切换功能)的一般的电动机同等的电动机效率。
<电动机效率以及电动机转矩>
接下来，说明电动机效率以及电动机转矩的改善。一般而言，家庭用的空气调节机是节能法的限制对象，根据地球环境的观点，有削减CO2排出的义务。由于技术的进步而压缩机的压缩效率、压缩机的电动机的运转效率以及热交换器的热传递率等被改善，空气调节机的能耗效率COP(Coefficient Of Performance，性能系数)逐年提高，运行成本(消耗电力)以及CO2排出量也降低。
COP为评价以某个一定的温度条件运转的情况下的性能的指标，未考虑与季节相应的空气调节机的运转状况。然而，在空气调节机的实际的使用时，由于外部气体温度的变化，制冷或者制热所需的能力以及消耗电力发生变化。因而，为了进行接近实际使用时的状态下的评价，所以决定某个模型案例、计算整年的总负荷和总耗电量并求出效率的APF(Annual Performance Factor：全年能耗效率)被用作节能的指标。
特别在作为当前的主流的逆变器电动机中，能力因压缩机的转速而变化，所以存在如下课题：仅在额定条件下进行接近实际的使用的评价。
家庭用的空气调节机的APF在制冷额定、制冷中间、制热额定、制热中间以及制热低温的5个评价点，计算与一年的总负荷相应的耗电量。该值越大，被评价为节能性越高。
作为一年的总负荷的详细内容，制热中间条件的比率非常大(50％)，接下来，制热额定条件的比率大(25％)。因此，在制热中间条件和制热额定条件下提高电动机效率对于空气调节机的节能性的提高是有效的。
APF的评价负荷条件下的压缩机的电动机的转速因空气调节机的能力以及热交换器的性能而变化。例如，在制冷能力为6.3kW的家庭用的空气调节机中，制热中间条件下的转速N1(第1转速)为35rps，制热额定条件下的转速N2(第2转速)为85rps。
该实施方式的电动机1的目的在于，在与制热中间条件相当的转速N1以及与制热额定条件相当的转速N2下得到高的电动机效率以及电动机转矩。即，作为性能改善的对象的两个负荷条件中的低速侧的转速为N1，高速侧的转速为N2。
当在将永久磁铁25搭载于转子20的电动机1中转子20旋转时，永久磁铁25的磁通与定子10的线圈3交链，在线圈3中产生感应电压。感应电压与转子20的转速(旋转速度)成比例，另外，与线圈3的匝数也成比例。电动机1的转速越大，线圈3的匝数越多，感应电压越大。
从逆变器103输出的线间电压(电动机电压)等于上述感应电压与由线圈3的电阻以及电感产生的电压之和。线圈3的电阻以及电感与感应电压相比小到能够忽略的程度，所以事实上线间电压被感应电压支配。另外，电动机1的磁铁转矩和感应电压与在线圈3中流过的电流之积成比例。
越增多线圈3的匝数，感应电压越高。因此，越增多线圈3的匝数，用于产生所需的磁铁转矩的电流也可以越少。其结果，能够降低逆变器103的通电所致的损耗，提高电动机1的运转效率。另一方面，由于感应电压的上升，被感应电压支配的线间电压以更低的转速达到逆变器最大输出电压(即从转换器102供给到逆变器103的母线电压)，无法使转速更快。
另外，当减少线圈3的匝数时，感应电压下降，所以直至更高的转速，被感应电压支配的线间电压仍达不到逆变器最大输出电压，能够高速旋转。然而，由于感应电压的下降，用于产生所需的磁铁转矩的电流增加，所以逆变器103的通电所致的损耗增加，电动机1的运转效率下降。
另外，按照逆变器103的开关频率的观点，在线间电压更接近逆变器最大输出电压时，逆变器103的开关的接通/关断占空比所引起的高次谐波分量减少，所以能够降低电流的高次谐波分量所引起的铁损。
图15以及图16是示出电动机1中的线间电压与转速的关系的曲线图。线圈3的接线状态设为Y接线。线间电压和励磁磁场与转速之积成比例。只要励磁磁场恒定，就如图15所示线间电压与转速成比例。此外，在图15中，转速N1对应于制热中间条件，转速N2对应于制热额定条件。
随着转速的增加，线间电压也增加，但如图16所示当线间电压达到逆变器最大输出电压时，无法使线间电压更高，所以开始由逆变器103进行的减弱磁场控制。在此，以转速N1、N2之间的转速开始减弱磁场控制。
在减弱磁场控制下，在线圈3中使d轴相位(消除永久磁铁25的磁通的朝向)的电流流过，从而减弱感应电压。将该电流称为弱电流。除了需要使用于产生通常的电动机转矩的电流流过之外，还需要使弱电流流过，所以线圈3的电阻所引起的铜损增加，逆变器103的通电损耗也增加。
图17是示出图16所示的进行减弱磁场控制的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。如图17所示，电动机效率与转速一起增加，在紧接着开始减弱磁场控制之后，如箭头P所示电动机效率达到峰值。
当转速进一步增加时，在线圈3中流过的弱电流也增加，所以由此所致的铜损增加，电动机效率下降。此外，在作为电动机效率与逆变器效率之积的总效率中，也呈现用与图17同样的曲线表示的变化。
图18是示出图16所示的进行减弱磁场控制的情况下的电动机的最大转矩与转速的关系的曲线图。在开始减弱磁场控制之前，电动机的最大转矩恒定(例如由于基于电流阈值的制约)。当开始减弱磁场控制时，随着转速的增加，电动机1的最大转矩下降。电动机1的最大转矩被设定成比在产品使用时电动机1实际地产生的负荷(所需的负荷)大。以下，为了便于说明，将电动机的最大转矩称为电动机转矩。
图19是关于Y接线和三角形接线分别示出线间电压与转速的关系的曲线图。关于线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的线圈3的相阻抗，当将匝数的数量设为相同时，是线圈3的接线状态为Y接线的情况下的倍。因此，关于线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的相间电压(点划线)，当将转速设为相同时，是线圈3的接线状态为Y接线的情况下的相间电压(实线)的倍。
即，在将线圈3通过三角形接线进行接线的情况下，如果使匝数成为Y接线的情况下的倍，则相对于相同的转速N，线间电压(电动机电压)与Y接线的情况等效，因而，逆变器103的输出电流也与Y接线的情况等效。
在向齿的匝数为几十匝以上的电动机中，由于如下理由，与三角形接线相比，采用Y接线的情形较多。一个理由在于，三角形接线的线圈的匝数比Y接线多，所以在制造工序中线圈的绕线所需的时间长。另一个理由在于在三角形接线的情况下有可能会产生循环电流。
一般而言，在采用Y接线的电动机中，调整线圈的匝数以在转速N2(即，作为性能提高的对象的转速中的高速侧的转速)下使线间电压(电动机电压)达到逆变器最大输出电压。然而，在该情况下，在转速N1(即，作为性能提高的对象的转速中的低速侧的转速)下，在线间电压比逆变器最大输出电压低的状态下使电动机运转，难以得到高的电动机效率。
因而，将线圈的接线状态设为Y接线，调整匝数以在比转速N1稍微低的转速下使线间电压达到逆变器最大输出电压，在直至达到转速N2为止的期间，进行将线圈的接线状态切换为三角形接线这样的控制。
图20是示出进行从Y接线向三角形接线的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。在图20所示的例子中，当达到比转速N1(制热中间条件)稍微低的转速(设为转速N11)时，开始上述减弱磁场控制。当转速N进一步增加而达到转速N0时，进行从Y接线向三角形接线的切换。转速N11在此为比转速N1低5％的转速(即N11＝N1×0.95)。
通过向三角形接线的切换，线间电压下降到Y接线的倍，所以能够将弱场磁的程度抑制得小(即使弱电流变小)。由此，能够抑制弱电流所引起的铜损，抑制电动机效率以及电动机转矩的下降。
图21是关于Y接线和三角形接线而分别示出电动机效率与转速的关系的曲线图。如上所述，将线圈3的接线状态设为Y接线，调整匝数以便在比转速N1稍微低的转速N11下使线间电压达到逆变器最大输出电压，所以如图21中的实线所示，在转速N1下能够得到高的电动机效率。
另一方面，当使线圈3的匝数的数量相同时，在三角形接线的情况下，如图21中的点划线所示，在转速N2下能够得到比Y接线的情况高的电动机效率。因此，如果在图21所示的实线与点划线的交点处从Y接线切换到三角形接线，则在转速N1(制热中间条件)和转速N2(制热额定条件)这两方能够得到高的电动机效率。
因此，如参照图20进行说明那样，将线圈3的接线状态设为Y接线，调整匝数以便在转速N11(比转速N1稍微低的转速)时使线间电压达到逆变器最大输出电压，在比转速N1高的转速N0下进行从Y接线切换到三角形接线的控制。
然而，如果只是将线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线，则无法充分地提高电动机效率。以下说明这一点。
图22是示出将线圈3的接线状态设为Y接线、调整匝数以便在转速N11时使线间电压达到逆变器最大输出电压并在转速N0下从Y接线切换到三角形接线的情况(实线)下的电动机效率与转速的关系的曲线图。此外，虚线是示出如图17所示将线圈3的接线状态设为Y接线而进行减弱磁场控制的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
线间电压与转速成比例。例如，在制冷能力为6.3kW的家庭用的空气调节机中，转速N1(制热中间条件)为35rps，转速N2(制热额定条件)为85rps，所以当将制热中间条件下的线间电压作为基准时，制热额定条件下的线间电压为2.4倍(＝85/35)。
将线圈3的接线状态切换为三角形接线之后的制热额定条件(转速N2)下的线间电压相对于逆变器最大输出电压为1.4倍无法使线间电压比逆变器最大输出电压大，所以开始减弱磁场控制。
在减弱磁场控制下，使为了减弱场磁所需的弱电流在线圈3中流过，所以铜损增加，电动机效率以及电动机转矩下降。因此，如图22中的实线所示，无法改善制热额定条件(转速N2)下的电动机效率。
为了抑制制热额定条件(转速N2)下的弱场磁的程度(减小弱电流)，需要减少线圈3的匝数，降低相间电压，但在该情况下，制热中间条件(转速N1)下的相间电压也下降，基于接线的切换的电动机效率的改善效果变小。
即，作为性能改善的对象的负荷条件有两个，在低速侧的转速N1和高速侧的转速N2满足的情况下，即使从Y接线切换到三角形接线，也需要减弱磁场控制，所以如果只是从Y接线切换到三角形接线，则无法得到电动机效率的足够的改善效果。
图23是关于Y接线和三角形接线而分别示出电动机转矩与转速的关系的曲线图。在为Y接线的情况下，如参照图18进行说明那样，相对于转速N的增加，电动机转矩为恒定，但当开始减弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。在为三角形接线的情况下，以比Y接线的情况(N11)高的转速开始减弱磁场控制，但当开始减弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。
图24是示出将线圈3的接线状态设为Y接线、调整匝数以便在转速N11(比转速N1稍微低的转速)时使线间电压达到逆变器最大输出电压并在比转速N1高的转速N0下从Y接线切换到三角形接线的情况下的电动机转矩与转速的关系的曲线图。如图24所示，当转速达到转速N11而开始减弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。
当转速进一步增加而达到转速N0，进行从Y接线向三角形接线的切换时，减弱磁场控制临时地停止，所以电动机转矩上升。然而，当转速N进一步增加而开始减弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。这样，如果只是从Y接线切换到三角形接线，则特别是无法抑制高转速区域的电动机转矩的下降。
因而，该实施方式1的驱动装置100除了进行由接线切换部60进行的线圈3的接线状态的切换之外，还利用转换器102来切换母线电压。转换器102从电源101被供给电源电压(200V)，将母线电压供给到逆变器103。转换器102最好由与电压上升(升压)相伴的损耗小的元件例如SiC元件或者GaN元件构成。
具体而言，线圈3的接线状态为Y接线的情况下的母线电压V1(第1母线电压)被设定为280V(DC)。相对于此，线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的母线电压V2(第2母线电压)被设定为390V(DC)。也就是说，三角形接线的情况下的母线电压V2被设定为Y接线的情况下的母线电压V1的1.4倍。此外，母线电压V2只要相对于母线电压V1而为即可。从转换器102被供给母线电压的逆变器103将线间电压供给到线圈3。逆变器最大输出电压为母线电压的
图25关于Y接线和三角形接线而分别示出用转换器102切换母线电压的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。如图25所示，线圈3的接线状态为Y接线的情况下的线间电压(实线)最大为母线电压V1的(即)。线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的线间电压(点划线)最大为母线电压V2的(即)。
图26是示出进行由接线切换部60进行的接线状态的切换和由转换器102进行的母线电压的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。如图26所示，在包括转速N1(制热中间条件)的转速区域，线圈3的接线状态为Y接线。随着转速的增加，线间电压增加，在比转速N1稍微低的转速N11下，线间电压达到逆变器最大输出由此，开始减弱磁场控制。
当转速进一步上升而达到转速N0时，接线切换部60将线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线。同时，转换器102使母线电压从V1升压到V2。通过升压，逆变器最大输出成为在该时间点，相间电压比逆变器最大输出低，所以不进行减弱磁场控制。
之后，随着转速N的增加，线间电压增加，在比转速N2(制热额定条件)稍微低的转速N21下，线间电压达到逆变器最大输出由此开始减弱磁场控制。此外，转速N21为比转速N2低5％的转速(即N21＝N2×0.95)。
在该实施方式1中，如上述那样，根据室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT和阈值ΔTr的比较结果，切换线圈3的接线状态。转速N0下的从Y接线向三角形接线的切换对应于图10的步骤S108以及图12的步骤S131～S134所示的从Y接线向三角形接线的切换。
说明该情况下的电动机效率的改善效果。图27是关于Y接线和三角形接线而分别示出电动机效率与转速的关系的曲线图。在图27中，线圈3的接线状态为Y接线的情况下的电动机效率(实线)与图21所示的Y接线的情况下的电动机效率相同。另一方面，由于转换器102的母线电压上升，所以线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的电动机效率(点划线)比图21所示的三角形接线的情况下的电动机效率高。
图28是示出进行由接线切换部60进行的接线状态的切换、和由转换器102进行的母线电压的切换的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。将线圈3的接线状态设为Y接线，设定匝数以便在转速N11(比转速N1稍微低的转速)时使线间电压达到逆变器最大输出电压，所以在包括转速N1的转速区域能够得到高的电动机效率。
当转速达到上述转速N11时，开始减弱磁场控制，进而当达到转速N0时，线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线，另外，利用转换器102使母线电压上升。
由于母线电压的上升，逆变器最大输出电压也上升，所以线间电压比逆变器最大输出电压低，其结果，减弱磁场控制停止。由于减弱磁场控制的停止，弱电流所引起的铜损降低，所以电动机效率上升。
进而，当转速N达到比转速N2(制热额定条件)稍微小的转速N21时，线间电压达到逆变器最大输出电压，开始减弱磁场控制。由于减弱磁场控制的开始，铜损增加，但由于利用转换器102使母线电压上升，所以能够得到高的电动机效率。
即，如图28中的实线所示，在转速N1(制热中间条件)以及转速N2(制热额定条件)这两方，能够得到高的电动机效率。
接下来，说明电动机转矩的改善效果。图29是关于线圈3的接线状态为Y接线的情况和三角形接线的情况而分别示出电动机转矩与转速的关系的曲线图。Y接线的情况下的电动机转矩(实线)与图18相同。当在比转速N2(制热额定条件)稍微低的转速N21下开始减弱磁场控制时，随着转速N的增加而三角形接线的情况下的电动机转矩(点划线)下降。
图30是示出将线圈3的接线状态设为Y接线、调整匝数以便在转速N11时使线间电压达到逆变器最大输出电压、在转速N0(>N1)下从Y接线切换到三角形接线进而使母线电压升压的情况下的电动机转矩与转速的关系的曲线图。如图30所示，当在比转速N1(制热中间条件)稍微低的转速N11下开始减弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。
当转速N进一步增加而达到转速N0时，线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线，进而母线电压上升。由于向三角形接线的切换和母线电压的上升，线间电压比逆变器最大输出电压低，所以减弱磁场控制停止。由此，电动机转矩上升。之后，当在比转速N2(制热额定条件)稍微低的转速N21下开始减弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。
这样，在切换到三角形接线之后至转速N达到转速N21(比转速N2稍微小的转速)为止，不进行减弱磁场控制，所以特别是在包括转速N2(制热额定条件)的转速区域能够抑制电动机转矩的下降。
即，如图30中的实线所示，在转速N1(制热中间条件)以及转速N2(制热额定条件)这两方，能够得到高的电动机转矩。也就是说，在空气调节机5的制热中间条件以及制热额定条件这两方，能够得到高的性能(电动机效率以及电动机转矩)。
此外，当使转换器102的电压升压时，产生与升压相伴的损耗，所以在向电动机效率的贡献率最大的制热中间条件下的接线状态(即Y接线)下，优选不使电源电压升压地利用。电源101的电源电压为200V(有效值)，最大值为因此，可以说Y接线的情况下的转换器102的母线电压(280V)与电源电压的最大值相同。
另外，供给到逆变器103的母线电压的切换也可以通过使电源电压升压或者降压来进行。
另外，在上述空气调节机5的运转控制下，在转速N1(制热中间条件)下设为Y接线，在转速N2(制热额定条件)下设为三角形接线，但在具体的负荷条件未确定的情况下，也可以将转速N1设为按照Y接线运转的最大转速、将转速N2设为按照三角形接线运转的最大转速来调整电压水平。通过这样控制，也能够提高电动机1的效率。
如上所述，在家庭用的空气调节机5中，将转速N1设为制热中间条件的转速，将转速N2设为制热额定条件的转速，从而能够提高电动机1的效率。
<实施方式1的效果>
如以上说明，在实施方式1中，根据由接线切换部60进行的线圈3的接线状态的切换，转换器102使母线电压的大小变化，所以在接线状态的切换的前后的任意时候，都能够得到高的电动机效率以及高的电动机转矩。
另外，在Y接线(第1接线状态)和线间电压比第1接线状态低的三角形接线(第2接线状态)之间切换线圈3的接线状态，所以能够选择与电动机1的运转状态相适的接线状态。
另外，在该实施方式1中，在线圈3的接线状态为第1接线状态时，将转换器102的母线电压设为第1母线电压V1，在线圈3的接线状态为第2接线状态时，将转换器102的母线电压设为比第1母线电压V1高的第2母线电压V2。因此，在电动机1的转速变高的情况下，能够切换为线间电压低的第2接线状态，进而提高母线电压来提高电动机效率以及电动机转矩。
另外，在第1接线状态为Y接线、第2接线状态为三角形接线且电动机1的第1转速N1和第2转速N2满足的情况下，在电动机1的转速为第1转速N1时，将线圈3的接线状态设为Y接线，在电动机1的转速为第2转速N2时，将线圈3的接线状态设为三角形接线，所以在转速N1、N2中的任意转速下，都能够提高电动机效率以及电动机转矩。
特别是，第1母线电压V1、第2母线电压V2、第1转速N1以及第2转速N2满足从而能够在转速N1、N2下得到高的电动机效率以及电动机转矩。
另外，第1转速N1为与制热中间条件相当的转速，第2转速N2为与制热额定条件相当的转速，所以能够在作为性能改善的对象的制热中间条件以及制热额定条件下得到高的电动机效率以及电动机转矩。
即，第1转速N1为与全年能耗效率(APF)中的比率最高的运转条件相当的转速，第2转速N2为与全年能耗效率中的比率第2高的运转条件相当的转速，所以提高空气调节机的能耗效率的效果大。
另外，第1母线电压V1与电源电压的有效值的倍相同，所以能够在线圈3处于第1接线状态时转换器102不使电源电压升压地利用，能够提高能量效率。
另外，转换器102包括SiC元件或者GaN元件，所以与升压相伴的损耗小，能够进一步提高能量效率。
另外，在Y接线(第1接线状态)以及三角形接线(第2接线状态)的每一个状态下，根据电动机1的转速来进行减弱磁场控制，所以即使线间电压达到逆变器最大输出电压，也能够使电动机1的转速上升。
另外，在控制装置50经由信号接收部56从遥控器55接收到运转停止信号的情况下，在线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线之后，控制装置50使空气调节机5的运转结束。在线圈3的接线状态已经是三角形接线的情况下，维持该接线状态。因而，能够在空气调节机5的运转开始时(启动时)，在线圈3的接线状态为三角形接线的状态下使空气调节机5的运转开始。由此，即使在室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT大的情况下，也能够在三角形接线的状态下使空气调节机5的运转开始，能够使室内温度Ta迅速地接近设定温度Ts。
第1变形例.
接下来，说明实施方式1的第1变形例。在上述实施方式1中，将线圈的接线状态从Y接线切换到三角形接线的转速N0(即，温度差ΔT与阈值ΔTr相同时的转速)与从三角形接线切换到Y接线的转速N0(温度差)相同，但也可以为不同的转速。
图31(A)以及(B)是示出进行由接线切换部60进行的接线状态的切换以及由转换器102进行的母线电压的切换的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。如图31(A)以及(B)所示，将线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线的转速N4与从三角形接线切换到Y接线的转速N5互不相同。
另外，由转换器102进行的母线电压的切换与线圈3的接线状态的切换同时进行。即，在从Y接线切换到三角形接线的转速N4下，母线电压升压。另一方面，在从三角形接线切换到Y接线的转速N5下，母线电压降压。
例如能够通过将图10的步骤S107的阈值ΔTr和步骤S108的阈值ΔTr设定为互不相同的值来执行这样的控制。在图31(A)以及(B)所示的例子中，从Y接线切换到三角形接线的转速N4比从三角形接线切换到Y接线的转速N5大，但也可以是大小相反。第1变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。
在该第1变形例中，也根据室内温度Ta来切换线圈3的接线状态，从而能够使压缩机41的运转状态迅速地应对空气调节机5的急剧的负荷变动。另外，通过根据线圈3的接线状态的切换来切换转换器102的母线电压，能够得到高的电动机效率。
第2变形例.
接下来，说明实施方式1的第2变形例。在上述实施方式1中，将转换器102的母线电压切换为两个等级(V1/V2)，但也可以如图32所示切换为3个等级。
图32是示出在第2变形例中进行接线状态的切换和转换器102的母线电压的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。在图32的例子中，在与制热中间条件相当的转速N1(Y接线)下，将转换器102的母线电压设为V1，在转速N1与转速N2(制热额定条件)之间的转速N6下，从Y接线切换到三角形接线，同时使母线电压升压到V2。
进而，在比转速N2高的转速N7下，接线状态保持原样而使转换器102的母线电压升压到V3。从该转速N7至最高转速N8为止，转换器102的母线电压为V3。第2变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。
这样，在第2变形例中，将转换器102的母线电压切换为V1、V2、V3这3个等级，所以特别是在高转速区域能够得到高的电动机效率以及高的电动机转矩。
此外，母线电压的切换不限于两个等级或者3个等级，也可以为4个等级以上。另外，在第1变形例(图31)中，也可以将转换器102的母线电压切换为3个等级以上。
第3变形例.
接下来，说明实施方式1的第3变形例。在上述实施方式1中，在Y接线和三角形接线之间切换线圈3的接线状态。然而，也可以在串联连接和并联连接之间切换线圈3的接线状态。
图33(A)以及(B)是用于说明第3变形例的线圈3的接线状态的切换的示意图。在图33(A)中，3相的线圈3U、3V、3W通过Y接线而接线。进而，线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc串联地连接，线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc串联地连接，线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc串联地连接。即，线圈3的各相的线圈部分串联地连接。
另一方面，在图33(B)中，3相的线圈3U、3V、3W通过Y接线而接线，但线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc并联地连接，线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc并联地连接，线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc并联地连接。即，线圈3的各相的线圈部分并联地连接。例如能够通过对线圈3U、3V、3W的各线圈部分设置切换开关来实现图33(A)以及(B)所示的线圈3的接线状态的切换。
当将在各相中并联连接的线圈部分的数量(即列数)设为n时，从串联连接(图33(A))切换到并联连接(图33(B))，从而线间电压下降到1/n倍。因而，在线间电压接近逆变器最高输出电压时，将线圈3的接线状态从串联连接切换到并联连接，从而能够将弱场磁的程度抑制得小(即减小弱电流)。
在作为性能改善的对象的负荷条件有两个且低速侧的转速N1和高速侧的转速N2满足(N2/N1)>n的情况下，仅凭将线圈3的接线状态从串联连接切换到并联连接，线间电压比逆变器最大输出电压大，所以需要减弱磁场控制。因而，如在实施方式1中说明那样，将线圈3的接线状态从串联连接切换到并联连接，同时使转换器102的母线电压升压。由此，在包括转速N1的转速区域和包括转速N2的转速区域中的任意转速区域都能够得到高的电动机效率以及高的电动机转矩。
图34(A)以及(B)是用于说明第3变形例的其他结构例的示意图。在图34(A)中，3相的线圈3U、3V、3W通过三角形接线而接线。进而，线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc串联地连接，线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc串联地连接，线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc串联地连接。即，线圈3的各相的线圈部分串联地连接。
另一方面，在图34(B)中，3相的线圈3U、3V、3W通过三角形接线而接线，但线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc并联地连接，线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc并联地连接，线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc并联地连接。即，线圈3的各相的线圈部分并联地连接。
在该情况下，也与图33(A)以及(B)所示的例子同样地，在作为性能改善的对象的两个负荷条件中的低速侧的转速N1和高速侧的转速N2满足(N2/N1)>n的情况下，将线圈3的接线状态从串联连接(图33(A))切换到并联连接(图33(B))，同时使转换器102的母线电压升压。第3变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。升压后的母线电压V2只要相对于升压前的母线电压V1而为V2≥(V1/n)×N2/N1即可。
这样，在第3变形例中，在串联连接和并联连接之间切换转换器102的接线状态，从而能够将弱场磁的程度抑制得小，提高电动机效率。另外，母线电压V1、V2以及转速N1、N2满足V2≥(V1/n)×N2/N1，从而能够在转速N1、N2下得到高的电动机效率以及电动机转矩。
此外，也可以在第1变形例以及第2变形例中切换串联连接(第1接线状态)和并联连接(第2接线状态)。
第4变形例.
在上述实施方式1中，将由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与设定温度Ts之差ΔT的绝对值与阈值ΔTr进行比较，切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压，但也可以根据室内温度Ta来计算空调负荷，根据空调负荷来切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压。
图35是示出第4变形例的空气调节机的基本动作的流程图。步骤S101～S105与实施方式1相同。如果当在步骤S104中启动电动机1之后，未接收到运转停止信号(步骤S105)，则控制装置50获取由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与由遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT(步骤S201)，根据该温度差ΔT来计算空调负荷(步骤S202)。
接下来，根据计算出的空调负荷来判断是否需要线圈3的从三角形接线向Y接线的切换。即，判断是否线圈3的接线状态为三角形接线、此外且在步骤S202中计算出的空调负荷为阈值(空调负荷的基准值)以下(步骤S203)。
如果步骤S203中的比较结果是线圈3的接线状态为三角形接线、且空调负荷为阈值以下，则进行图11所示的步骤S121～S124的处理。在图11的步骤S121～S124中，如在实施方式1中说明那样，进行从三角形接线向Y接线的切换以及由转换器102进行的母线电压的升压。
在上述步骤S203中的比较结果是线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(是Y接线的情况)、或者空调负荷比阈值大的情况(即无需切换为Y接线的情况)下，进入到步骤S204。
在步骤S204中，判断是否需要从Y接线向三角形接线的切换。即，判断是否线圈3的接线状态为Y接线、此外且在步骤S202中计算出的空调负荷比阈值大。
如果步骤S204中的比较结果是线圈3的接线状态为Y接线、且空调负荷比阈值大，则进行图12所示的步骤S131～S134的处理。在图12的步骤S131～S134中，如在实施方式1中说明那样，进行从Y接线向三角形接线的切换以及由转换器102进行的母线电压的降压。
在上述步骤S204中的比较结果是线圈3的接线状态不是Y接线的情况(是三角形接线的情况)、或者空调负荷比阈值大的情况(即无需切换为三角形接线的情况)下，返回到步骤S105。接收到运转停止信号的情况下的处理(步骤S109～S111)与实施方式1相同。第4变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。
这样，在第4变形例中，根据室内温度Ta来计算空调负荷，根据计算出的空调负荷来切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压，所以能够使压缩机41的运转状态迅速地应对空气调节机5的负荷变动，能够提高舒适性。
此外，在第1变形例、第2变形例以及第3变形例中，也可以根据空调负荷来进行线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压的切换。
第5变形例.
在上述实施方式1中，根据由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT来切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压，但也可以根据电动机1的转速来切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压。
图36是示出第5变形例的空气调节机的基本动作的流程图。步骤S101～S105与实施方式1相同。如果当在步骤S104中启动电动机1之后未接收到运转停止信号(步骤S105)，则控制装置50获取电动机1的转速(步骤S301)。电动机1的转速为逆变器103的输出电流的频率，能够使用安装于电动机1的电流传感器等来检测。
接下来，根据该电动机1的转速来判断是否需要线圈3的从三角形接线向Y接线的切换。即，判断是否线圈3的接线状态为三角形接线、此外且电动机1的转速为阈值(转速的基准值)以下(步骤S302)。
在为制热运转的情况下，在步骤S302中使用的阈值最好为与制热中间条件相当的转速N1和与制热额定条件相当的转速N2之间的值(更好的是中间值)。另外，在为制冷运转的情况下，在步骤S302中使用的阈值最好为与制冷中间条件相当的转速N1和与制冷额定条件相当的转速N2之间的值(更好的是中间值)。
例如在制冷能力为6.3kW的家庭用的空气调节机的情况下，与制热中间条件相当的转速N1为35rps，与制热额定条件相当的转速N2为85rps，所以在步骤S302中使用的阈值最好为转速N1与转速N2的中间值即60rps。
但是，电动机1的转速有可能会变动。因此，在该步骤S302中，判断电动机1的转速为阈值以上的状态是否持续预先设定的时间。
如果步骤S302中的比较结果是线圈3的接线状态为三角形接线，且电动机1的转速为阈值以下，则进行图11所示的步骤S121～S124的处理。在图11的步骤S121～S124中，如在实施方式1中说明那样，进行从三角形接线向Y接线的切换以及转换器102的母线电压的升压。
在上述步骤S302中的比较结果是线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(是Y接线的情况)、或者电动机1的转速比阈值大的情况(即无需切换为Y接线的情况)下，进入到步骤S303。
在步骤S303中，判断是否需要从Y接线向三角形接线的切换。即，判断是否线圈3的接线状态为Y接线，此外且电动机1的转速比阈值大。
如果步骤S303中的比较结果是线圈3的接线状态为Y接线、且电动机1的转速比阈值大，则进行图12所示的步骤S131～S134的处理。在图12的步骤S131～S134中，如在实施方式1中说明那样，进行从Y接线向三角形接线的切换以及转换器102的母线电压的降压。
在上述步骤S303中的比较结果是线圈3的接线状态不是Y接线的情况(是三角形接线的情况)、或者电动机1的转速比阈值大的情况(即无需切换为三角形接线的情况)下，返回到步骤S105。接收到运转停止信号的情况下的处理(步骤S109～S111)与实施方式1相同。第5变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。
这样，在第5变形例中，根据电动机1的转速来切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压，从而能够得到高的电动机效率以及高的电动机转矩。
此外，也可以在第1变形例、第2变形例以及第3变形例中根据电动机1的转速来进行线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压的切换。
此外，在此，作为压缩机的一个例子，说明了旋转压缩机8，但各实施方式的电动机也可以应用于除了旋转压缩机8以外的压缩机。
实施方式2.
接下来，说明本发明的实施方式2。
<空气调节机的结构>
图37是示出实施方式2的空气调节机500的结构的框图。图38是示出实施方式2的空气调节机500的控制系统的框图。图39是示出实施方式2的驱动装置100a的控制系统的框图。实施方式2的空气调节机500还具备作为压缩机状态检测部的压缩机温度传感器71。压缩机温度传感器71是检测表示旋转压缩机8的状态的压缩机温度TC的温度传感器。但是，压缩机状态检测部只要为能够检测旋转压缩机8的状态的检测器即可，不限于温度传感器。
除了压缩机温度传感器71之外，实施方式2的空气调节机500以及驱动装置100a的结构与实施方式1的空气调节机5以及驱动装置100分别相同。
在图39所示的例子中，驱动装置100a构成为具备对电源101的输出进行整流的转换器102、将交流电压输出到电动机1的线圈3的逆变器103、切换线圈3的接线状态的接线切换部60、控制装置50、以及压缩机温度传感器71。电力从作为交流(AC)电源的电源101供给到转换器102。
除了压缩机温度传感器71之外，实施方式2的驱动装置100a的结构与实施方式1的驱动装置100相同。但是，压缩机温度传感器71也可以不是驱动装置100a的构成要素。驱动装置100a与旋转压缩机8一起使用，驱动电动机1。
永久磁铁型电动机所使用的以Nd－Fe－B(钕－铁－硼)为主要成分的钕稀土类磁铁的顽磁力具有因温度而下降的性质。在使用如压缩机那样的在140℃的高温气氛中使用了钕稀土类磁铁的电动机的情况下，磁铁的顽磁力因温度而劣化(－0.5～－0.6％/ΔK)，所以需要添加Dy(镝)元素来提高顽磁力。
当将Dy元素添加于磁铁时，顽磁力特性提高，但具有残留磁通密度特性下降这样的缺点。当残留磁通密度下降时，电动机的磁铁转矩下降，通电电流增加，所以铜损增加。因此，在效率方面，想要降低Dy添加量这样的需求也大。
例如，如果下调压缩机的驱动过程中的压缩机的最高温度，则能够降低磁铁最高温度，能够缓和磁铁的退磁。因此，根据作为用于限制压缩机的温度的阈值的压缩机温度阈值来控制压缩机(例如，电动机的转速)是有效的。
然而，有时当将压缩机温度阈值设定得低时，根据设定值，在低的负荷(空调负荷)的状态下发出下调电动机的转速的指令或者使电动机停止的指令。在该情况下，电动机的最大运转范围变窄，不论配备有空气调节机的室内的状况(例如，上述温度差ΔT)如何，电动机的运转都被限制。
因而，在实施方式2中，控制装置50发出根据因线圈3的接线状态不同而不同的阈值(压缩机温度阈值)来变更电动机1的驱动方法的指令。具体而言，控制装置50在判定为由压缩机温度传感器71检测到的压缩机温度TC比压缩机温度阈值大的情况下，发出变更电动机1的驱动方法的指令。由此，使旋转压缩机8的温度下降来保护旋转压缩机8。
压缩机温度传感器71检测表示旋转压缩机8的状态的压缩机温度TC。在本实施方式中，压缩机温度传感器71固定于旋转压缩机8的排出管85。但是，压缩机温度传感器71被固定的位置不限于排出管85。
压缩机温度TC例如为旋转压缩机8的壳体80、旋转压缩机8的排出管85(例如，排出管85的上部)、旋转压缩机8内的制冷剂(例如，通过排出管85的制冷剂)以及配备于旋转压缩机8的内部的电动机1中的至少1个的温度。压缩机温度TC也可以为除了这些要素以外的要素的温度。
压缩机温度TC例如为在预先决定的时间内测量出的最高温度。也可以针对压缩机温度TC的每个测定对象，使预先测量出的旋转压缩机8内的温度数据与压缩机温度TC的相关关系存储于控制装置50内的存储器58。预先测量出的旋转压缩机8内的温度数据是指表示根据制冷剂的循环量以及电动机1的发热温度等变动而变动的旋转压缩机8内的温度(最高温度)的数据。在该情况下，既可以将由压缩机温度传感器71检测到的压缩机温度TC用作后述的第1检测值或者第2检测值，也可以将根据与压缩机温度TC的相关关系而计算出的温度数据用作后述的第1检测值或者第2检测值。
在线圈3的接线状态为第1接线状态(例如，Y接线)时，控制装置50根据由压缩机温度传感器71检测到的第1检测值和作为压缩机温度阈值的阈值TY(第1阈值)来控制电动机1。阈值TY例如为90℃。在将除了温度传感器以外的检测器用作压缩机状态检测部的情况下，也可以将除了温度以外的值设定成阈值。
具体而言，在第1检测值比阈值TY大时，控制装置50控制电动机1以便使由压缩机温度传感器71检测到的至少1个温度(压缩机温度TC)下降。例如，控制装置50发出变更电动机1的转速的指令以便使电动机1的转速变少，或者使电动机1的驱动(旋转)停止。由此，能够使压缩机温度TC下降。
在线圈3的接线状态为第2接线状态(例如，三角形接线)时，控制装置50根据由压缩机温度传感器71检测到的第2检测值和作为压缩机温度阈值的阈值TΔ(第2阈值)来控制电动机1。
具体而言，在第2检测值比阈值TΔ大时，控制装置50控制电动机1以便使由压缩机温度传感器71检测到的至少1个温度(压缩机温度TC)下降。例如，控制装置50发出变更电动机1的转速的指令以便使电动机1的转速变少，或者使电动机1的驱动(旋转)停止。由此，能够使压缩机温度TC下降。
关于电动机1，考虑电动机1的发热所致的温度变化、基于制冷剂的冷却效果等，被设计成磁铁在能够达到的最高温度(压缩机温度阈值)下不退磁。例如，在本实施方式中，电动机1的永久磁铁25被设计成在磁铁最高温度即140℃附近不退磁。在该情况下，阈值TΔ被设定为140℃。
在能够由接线切换部60切换的线圈3的接线状态中的线间电压越低的接线状态下，将压缩机温度阈值设定得越高。在本实施方式中，三角形接线的情况下的逆变器103的线间电压比Y接线的情况下的逆变器103的线间电压低。因而，阈值TΔ被设定成比阈值TY大。由此，能够避免电动机1的最大运转范围(特别是，三角形接线的情况下的电动机1的最大转速)窄。
<空气调节机的动作>
接下来，说明实施方式2的空气调节机500的基本动作(电动机1、旋转压缩机8以及空气调节机500的控制方法)。
图40是示出实施方式2的空气调节机500的基本动作的流程图。
步骤S101～S105与实施方式1(图10)相同。当在步骤S105中未接收到运转停止信号的情况下，进入到步骤S401。
接线切换部60能够根据上述温度差ΔT或者电动机1的转速等，在三角形接线(在本实施方式中，第2接线状态)与Y接线(在本实施方式中，第1接线状态)之间切换线圈3的接线状态。
压缩机温度传感器71检测旋转压缩机8的状态(步骤S401)。在本实施方式中，检测表示旋转压缩机8的状态的压缩机温度TC(例如，排出管85的温度)。
在步骤S401中，在线圈3的接线状态为Y接线时，检测压缩机温度TC作为第1检测值。另一方面，在线圈3的接线状态为三角形接线时，检测压缩机温度TC作为第2检测值。
进而，控制装置50判断是否线圈3的接线状态为Y接线、此外且压缩机温度TC比阈值TY大(步骤S402)。
如果步骤S402中的比较结果是线圈3的接线状态为Y接线、且压缩机温度TC比阈值TY大，则进入到步骤S404。
在上述步骤S402的比较结果是线圈3的接线状态不是Y接线的情况(是三角形接线的情况)、或者压缩机温度TC为阈值TY以下的情况下，进入到步骤S403。
在步骤S403中，控制装置50判断是否线圈3的接线状态为三角形接线、此外且压缩机温度TC比阈值TΔ大。
如果步骤S403中的比较结果是线圈3的接线状态为三角形接线，且压缩机温度TC比阈值TΔ大，则进入到步骤S404。
在上述步骤S403中的比较结果是线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(是Y接线的情况)、或者压缩机温度TC为阈值TΔ以下的情况下，返回到步骤S105。
在步骤S404中，控制装置50使电动机1的转速下降。但是，也可以代替电动机1的转速下降而使电动机1停止。当在步骤S404中使电动机1停止的情况下，不变更线圈3的接线状态，而使电动机1停止。当在步骤S404中使电动机1停止的情况下，例如，当在经过预先决定的时间后启动电动机1之后，返回到步骤S105。
即，在步骤S401～S404中，在线圈3的接线状态为Y接线时，根据第1检测值和第1阈值(阈值TY)来控制电动机1，在线圈3的接线状态为三角形接线时，根据第2检测值和第2阈值(阈值TΔ)来控制电动机1。由此，能够控制旋转压缩机8以便使压缩机温度TC比阈值TY或者阈值TΔ低。
当在上述步骤S105中接收到运转停止信号的情况下，控制装置50使电动机1的旋转停止(步骤S109)。此外，当在步骤S404中使电动机1停止的状态下接收到运转停止信号的情况下，在使电动机1停止的状态下进入到步骤S110。此外，虽然在图40中省略，但在步骤S401～S404之间，也在接收到运转停止信号的情况下，进入到步骤S109，使电动机1的旋转停止。
之后，控制装置50进行空气调节机500的停止处理(步骤S110)。具体而言，使室内送风风扇47以及室外送风风扇46的各风扇马达停止。之后，控制装置50的CPU57停止，空气调节机500的运转结束。
当在步骤S110中进行空气调节机500的停止处理的情况下，线圈3的接线状态最好为三角形接线。例如，在步骤S110中，在线圈3的接线状态为Y接线时，控制装置50将接线切换信号输出到接线切换部60，将线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线。
<实施方式2的效果>
根据实施方式2，考虑线圈3的接线状态，使用压缩机温度阈值来控制电动机1。例如，在由压缩机温度传感器71检测到的检测值比压缩机温度阈值大时，控制电动机1以便使压缩机温度TC(即，旋转压缩机8内的温度)下降。由此，能够防止电动机1中的退磁，能够根据旋转压缩机8的状态来适当地控制电动机1。
如在实施方式1中说明那样，在在Y接线和三角形接线之间切换线圈3的接线状态而运转的驱动装置中，在为三角形接线的情况下，进行如以往那样的高转速的运转，在为Y接线的情况下，以空调负荷小的低转速进行运转。因此，通过将线圈3的接线状态从三角形接线切换到Y接线，从而关于进行通常负荷运转时的旋转压缩机8的最高温度(压缩机温度TC的最大值)，能够构成为Y接线的情况下的运转时的旋转压缩机8的最高温度比三角形接线的情况下的运转时低。
例如，在不考虑线圈3的接线状态而根据预先决定的1个压缩机温度阈值(例如，与阈值TY相同的值)来控制电动机1的情况下，电动机1的最大运转范围(特别是，三角形接线的情况下的电动机1的最大转速)有时窄。因而，在实施方式2中，考虑线圈3的接线状态，使用多个压缩机温度阈值来控制电动机1。
具体而言，根据因线圈3的接线状态不同而不同的压缩机温度阈值(例如，阈值TY以及阈值TΔ)来控制电动机1。因而，即使将压缩机温度阈值设定成与三角形接线的情况下的运转时相比，在Y接线的情况下的运转时低，能够避免电动机1的最大运转范围(特别是，三角形接线的情况下的电动机1的最大转速)窄。
例如，在进行在实施方式1中说明的线圈3的接线状态的切换的结构中，构成为在线圈3的接线状态为Y接线、且电动机1为低的转速(制热中间条件)时，线间电压(电动机电压)与逆变器最大输出电压大致相等，实现高效化。在该情况下，为了减少接线切换次数，有时想要使电动机1尽可能旋转至高速旋转。因此，利用弱场磁进行运转，但弱电流增加，退磁恶化。
温度低时的永久磁铁25的顽磁力高，即使增加电流也能够使得不易退磁。因而，根据实施方式2，被设定成线圈3的接线状态为Y接线时的压缩机温度阈值TY比三角形接线时的压缩机温度阈值TΔ低。由此，能够构成为Y接线的情况下的运转时的旋转压缩机8的最高温度比三角形接线的情况下的运转时低。因而，具有能够构成为即使弱电流增加也不退磁，能够将Y接线的情况下的驱动至更高速的旋转，接线的切换自由度变大的这样的优点。换言之，能够在电动机1的磁铁的顽磁力高的状态下驱动电动机1，即使在电动机1中使更大的电流流过也能够使得不易退磁。进而，能够在线圈3的接线状态为Y接线时，利用弱场磁将电动机1驱动至更高速的旋转。
另外，在从作为与不进行接线切换的以往的线圈的匝数(卷数)接近的匝数的线圈的Y接线切换到三角形接线的情况下，能够抑制高速旋转中的弱场磁，能够得到与以往相比在为三角形接线的情况下抗退磁强的结构。
进而，在为Y接线的情况下，能够将压缩机温度阈值设定得比以往低，所以能够在Y接线以及三角形接线这双方提高退磁特性，能够使用未添加镝(Dy)的磁铁。
例如，作为永久磁铁25，能够使用以钕(Nd)、铁(Fe)以及硼(B)为主要成分的稀土类磁铁，该永久磁铁25不包含作为用于提高顽磁力的添加物的镝(Dy)。在该情况下，永久磁铁25的残留磁通密度为1.36T至1.42T，顽磁力为1671kA/m至1989kA/m，最大能量积为354kJ/m3至398kJ/m3。
实施方式2的变形例.
接下来，说明本发明的实施方式2的变形例。上述实施方式2能够与实施方式1(包括各变形例)组合。因而，在实施方式2的变形例中，说明在实施方式2中说明的空气调节机的动作(电动机1、旋转压缩机8以及空气调节机500的控制方法)的其它例子。实施方式2的变形例的空气调节机的结构与实施方式2的空气调节机500的结构相同。因而，将实施方式2的变形例的空气调节机称为空气调节机500。
图41是示出实施方式2的变形例的空气调节机500的基本动作的流程图。
步骤S101～S106与实施方式1(图10)相同。
在步骤S107中，控制装置50根据由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与由遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT，判断是否需要线圈3的从三角形接线向Y接线的切换。即，判断是否线圈3的接线状态为三角形接线、此外且上述温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下(步骤S107)。
如果步骤S107中的比较结果是线圈3的接线状态为三角形接线、且温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下，则进入到步骤S121(图11)。
在上述步骤S107中的比较结果是线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(是Y接线的情况)、或者温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大的情况(即无需切换为Y接线的情况)下，进入到步骤S108。
在步骤S108中，判断是否需要线圈3的从Y接线向三角形接线的切换。例如，与实施方式1(步骤S108)同样地，控制装置50判断是否线圈3的接线状态为Y接线、此外且上述温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大。
如果步骤S108中的比较结果是线圈3的接线状态为Y接线、且温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大，则进入到步骤S131(图12)。在实施方式2的变形例中，图12所示的步骤S131～S134中的处理也可以置换为图13(A)所示的处理(步骤S135、S136以及S131～S134)、或者图13(B)所示的处理(步骤S137、S138以及S131～S134)。
图41所示的步骤S106～S108中的处理也可以置换为实施方式1的各变形中的处理(例如，图35所示的步骤S201～S204、或者图36所示的步骤S301～S303)。
在上述步骤S108中的比较结果是线圈3的接线状态不是Y接线的情况(是三角形接线的情况)、或者温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下的情况(即无需切换为三角形接线的情况)下，进入到步骤S401。
步骤S401～S404与实施方式2(图40)相同。
当在上述步骤S105中接收到运转停止信号的情况下，控制装置50使电动机1的旋转停止(步骤S109)。此外，当在步骤S404中使电动机1停止的状态下接收到运转停止信号的情况下，在使电动机1停止的状态下进入到步骤S110。此外，虽然在图41中省略，但当在步骤S105～S108或者步骤S401～S404中也接收到运转停止信号的情况下，进入到步骤S109，使电动机1的旋转停止。
之后，控制装置50(具体而言，接线切换部60)将线圈3的接线状态从Y接线切换到三角形接线(步骤S110)。在线圈3的接线状态已经是三角形接线的情况下，维持该接线状态。
步骤S111与实施方式1(图10)相同。
根据实施方式2的变形例，具有与在实施方式1(包括各变形例)以及实施方式2中说明的效果相同的效果。
以上说明的各实施方式以及各变形例中的特征能够相互适当地组合。
以上，具体地说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的要旨的范围，进行各种改良或者变形。

Claims (17)

1.一种驱动装置，驱动具有线圈的电动机，其中，所述驱动装置具备：
转换器，生成母线电压；
逆变器，将所述母线电压变换为交流电压而供给到所述线圈；以及
接线切换部，切换所述线圈的接线状态，
所述转换器生成的所述母线电压根据所述线圈的接线状态而被切换。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，
所述线圈的接线状态有第1接线状态和第2接线状态，
所述逆变器输出与所述第1接线状态相比在所述第2接线状态下更低的线间电压。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其中，
在所述线圈的接线状态为所述第1接线状态时，所述转换器的所述母线电压为第1母线电压V1，
在所述线圈的接线状态为所述第2接线状态时，所述转换器的所述母线电压为第2母线电压V2，
所述第2母线电压V2比所述第1母线电压V1高。
4.根据权利要求3所述的驱动装置，其中，
所述线圈为3相线圈，
所述第1接线状态为所述3相线圈通过Y接线而接线的状态，
所述第2接线状态为所述3相线圈通过三角形接线而接线的状态。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其中，
所述电动机的第1转速N1和第2转速N2满足N2/N1>√3，
在所述电动机的转速为所述第1转速N1时，所述接线切换部将所述线圈的所述接线状态设为所述第1接线状态，
在所述电动机的转速为所述第2转速N2时，所述接线切换部将所述线圈的所述接线状态设为所述第2接线状态。
6.根据权利要求5所述的驱动装置，其中，
所述第1母线电压V1、所述第2母线电压V2、所述第1转速N1以及所述第2转速N2满足V2≥(V1/√3)×N2/N1。
7.根据权利要求3所述的驱动装置，其中，
所述线圈为通过Y接线或者三角形接线而接线的3相线圈，
所述第1接线状态为所述3相线圈针对每个相具有串联地接线的第1数量的线圈部分的状态，
所述第2接线状态为所述3相线圈针对每个相具有并联地接线的所述第1数量的线圈部分的状态。
8.根据权利要求7所述的驱动装置，其中，
所述第1数量用“n”表示，
所述电动机的第1转速N1和第2转速N2满足N2/N1>n，
在所述电动机的转速为所述第1转速N1时，所述接线切换部将所述线圈的所述接线状态设为所述第1接线状态，
在所述电动机的转速为所述第2转速N2时，所述接线切换部将所述线圈的所述接线状态设为所述第2接线状态。
9.根据权利要求8所述的驱动装置，其中，
所述第1母线电压V1以及所述第2母线电压V2、及所述第1转速N1以及所述第2转速N2满足V2≥(V1/n)×N2/N1。
10.根据权利要求5、6、8以及9中的任意一项所述的驱动装置，其中，
所述电动机是在空气调节机中使用的电动机，
所述第1转速N1相当于所述空气调节机的制热中间条件，
所述第2转速N2相当于所述空气调节机的制热额定条件。
11.根据权利要求5、6、8、9以及10中的任意一项所述的驱动装置，其中，
所述电动机是在空气调节机中使用的电动机，
所述第1转速N1相当于所述空气调节机的全年能耗效率(APF)中的比率最高的运转条件，
所述第2转速N2相当于所述空气调节机的全年能耗效率中的比率第2高的运转条件。
12.根据权利要求3至11中的任意一项所述的驱动装置，其中，
所述驱动装置还具备电源，该电源将交流的电源电压供给到所述转换器，
所述第1母线电压V1与所述电源电压的有效值的√2倍相同。
13.根据权利要求2至12中的任意一项所述的驱动装置，其中，
所述接线切换部在所述电动机的转速为阈值以下的情况下，将所述电动机的接线状态切换为所述第1接线状态，
所述接线切换部在所述电动机的转速比所述阈值大的情况下，将所述电动机的接线状态切换为所述第2接线状态。
14.根据权利要求1至13中的任意一项所述的驱动装置，其中，
所述逆变器根据所述电动机的转速进行减弱磁场控制。
15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的驱动装置，其中，
所述转换器具有SiC元件或者GaN元件。
16.一种空气调节机，具备具有线圈的电动机、由所述电动机驱动的压缩机以及驱动所述电动机的驱动装置，
所述驱动装置具备：
转换器，生成母线电压；
逆变器，将所述母线电压变换为交流电压而供给到所述线圈；以及
接线切换部，切换所述线圈的接线状态，
所述转换器生成的所述母线电压根据所述线圈的接线状态而被切换。
17.一种电动机的驱动方法，使用生成母线电压的转换器和将所述母线电压变换为交流电压而供给到线圈的逆变器来驱动具有所述线圈的电动机，其中，所述驱动方法具有：
切换所述线圈的接线状态的步骤；以及
根据所述线圈的接线状态来切换所述母线电压的步骤。
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