CN110892636A - 驱动装置、压缩机以及空调机及永磁嵌入型电动机的驱动方法 - Google Patents

Abstract

驱动装置(100)具备：接线切换部(60)，将线圈(3)的接线状态在Y接线与三角形接线之间切换；逆变器(103)；以及控制装置(50)，控制逆变器(103)的载频。当线圈(3)的接线状态为Y接线时，载频被设定为第一载频，当线圈(3)的接线状态为三角形接线时，载频被设定为第二载频。

Description

驱动装置、压缩机以及空调机及永磁嵌入型电动机的驱动 方法

技术领域

本发明涉及驱动电动机的驱动装置。

背景技术

关于空调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，将电动机的线圈的接线状态在Y接线(星形接线)与三角形接线(也称为三角接线或Δ接线)之间进行切换(例如，参照专利文献1)。

用于驱动电动机的逆变器的输出通过PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制方式来生成，PWM控制周期由作为基准的载波的频率(以下称为“载频”)来决定。在将电动机的线圈的接线状态在Y接线和三角形接线之间切换的情况下，由于Y接线和三角形接线的电压利用率不同，因此在Y接线和三角形接线之间，效率为最佳的载频互不相同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-216324号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在如以往那样以单一的载频驱动电动机的情况下，存在着如下课题：无法以使Y接线以及三角形接线这两者的效率为最佳的方式来调配载频。

本发明的目的在于，通过以与线圈的接线状态相适应的载频驱动电动机来提高电动机的效率。

用于解决课题的技术方案

本发明的驱动装置为驱动具备线圈的永磁嵌入型电动机的驱动装置，具备：接线切换部，将所述线圈的接线状态在第一接线状态与第二接线状态之间切换，其中在所述第二接线状态下使所述线圈的线间电压比所述第一接线状态降低；逆变器，对所述线圈施加电压；以及控制装置，控制用于对施加于所述线圈的所述电压的控制频率进行调整的所述逆变器的载频，当所述线圈的接线状态为所述第一接线状态时，所述载频被设定为第一载频，当所述线圈的接线状态为所述第二接线状态时，所述载频被设定为与所述第一载频不同的第二载频。

发明效果

根据本发明，能够通过以与线圈的接线状态相适应的载频驱动电动机来提高电动机的效率。

附图说明

图1为示出本实施方式的电动机的结构的剖视图。

图2为示出本实施方式的旋转式压缩机的结构的剖视图。

图3为示出本实施方式的空调机的结构的框图。

图4为示出本实施方式的空调机的控制系统的基本结构的概念图。

图5为示出本实施方式的空调机的控制系统的框图(A)以及示出基于室内温度控制压缩机的电动机的部分的框图(B)。

图6为示出本实施方式的驱动装置的结构的框图。

图7为示出本实施方式的驱动装置的结构的框图。

图8为示出本实施方式的线圈的接线状态的切换动作的示意图(A)以及(B)。

图9为示出本实施方式的线圈的接线状态的示意图。

图10(a)为示出用于生成PWM控制信号的载波及逆变器输出电压指令值的一例的图，(b)为示出在控制装置中生成的PWM控制信号的一例的图，(c)为示出基于PWM控制信号而生成的电动机电流的一例的图。

图11为示出输入至控制装置的各种信号以及从控制装置输出的信号的一例的图。

图12为示出驱动装置的动作的一例的流程图。

图13为示出与线圈的接线状态相对应的电动机的转速、电压利用率以及电动机电流的谐波分量的关系的图。

图14为用于说明电动机电流的谐波产生的原因的图。

图15(a)为示出一般的载波的一例的图，(b)为示出线圈3的接线状态为Y接线时的载波的一例和线圈的接线状态为三角形接线时的载波的一例的图。

图16为示出Y接线下的效率(电路效率以及电动机效率)与载频的关系的图。

图17为示出三角形接线下的效率(电路效率以及电动机效率)与载频的关系的图。

图18为示出电动机设定1下的载波及逆变器输出电压指令值的图。

图19为示出电动机设定1下的PWM控制信号的波形的图。

图20为示出电动机设定1下的逆变器输出电压指令值及实际的逆变器电压的图。

图21为示出电动机设定1下的电动机电流的波形的图。

图22为示出电动机设定2下的载波及逆变器输出电压指令值的图。

图23为示出电动机设定2下的PWM控制信号的波形的图。

图24为示出电动机设定2下的逆变器输出电压指令值及实际的逆变器电压的图。

图25为示出电动机设定2下的电动机电流的波形的图。

图26为示出电动机设定3下的载波及逆变器输出电压指令值的图。

图27为示出电动机设定3下的PWM控制信号的波形的图。

图28为示出电动机设定3下的逆变器输出电压指令值及实际的逆变器电压的图。

图29为示出电动机设定3下的电动机电流的波形的图。

图30为示出电动机设定4下的载波及逆变器输出电压指令值的图。

图31为示出电动机设定4下的PWM控制信号的波形的图。

图32为示出电动机设定4下的逆变器输出电压指令值及实际的逆变器电压的图。

图33为示出电动机设定4下的电动机电流的波形的图。

图34为示出本实施方式的空调机的基本动作的流程图。

图35为示出本实施方式的空调机的接线切换动作的流程图。

图36为示出本实施方式的空调机的接线切换动作的流程图。

图37为示出本实施方式的空调机的接线切换动作的其它例子的流程图(A)以及(B)。

图38为示出本实施方式的空调机的动作的一例的时序图。

图39为示出在电动机中，以Y接线对线圈进行了接线时的线间电压与转速的关系的曲线图。

图40为示出在电动机中，以Y接线对线圈进行接线并进行了弱磁场控制(field-weakening control)时的线间电压与转速的关系的曲线图。

图41为示出进行了图40所示的弱磁场控制时的电动机效率与转速的关系的曲线图。

图42为示出进行了图40所示的弱磁场控制时的电动机转矩与转速的关系的曲线图。

图43为示出在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的各个情况下，线间电压与转速的关系的曲线图。

图44为示出在进行了从Y接线到三角形接线的切换时的线间电压与转速的关系的曲线图。

图45为示出在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的各个情况下，电动机效率与转速的关系的曲线图。

图46为示出将线圈的接线状态设为Y接线、以在比制热中间条件略小的转速下线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数、从Y接线切换为三角形接线时的电动机效率与转速的关系的曲线图。

图47为示出在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的各个情况下，电动机转矩与转速的关系的曲线图。

图48为示出将线圈的接线状态设为Y接线、以在比制热中间条件略小的转速下线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数、从Y接线切换为三角形接线时的电动机转矩与转速的关系的曲线图。

图49为示出用转换器切换了母线电压时的线间电压与转速的关系的曲线图。

图50为示出在本实施方式中，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时的线间电压与转速的关系的曲线图。

图51为示出在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的各个情况下，电动机效率与转速的关系的曲线图。

图52为示出在本实施方式中，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时的电动机效率与转速的关系的曲线图。

图53为示出在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的各个情况下，电动机转矩与转速的关系的曲线图。

图54为示出在本实施方式中，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时的电动机效率与转速的关系的曲线图。

图55为示出本实施方式的第1变形例的电动机效率与转速的关系的曲线图(A)、(B)。

图56为示出本实施方式的第2变形例的线间电压与转速的关系的曲线图。

图57为用于说明本实施方式的第3变形例的线圈的接线状态的切换动作的示意图(A)、(B)。

图58为用于说明本实施方式的第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59为示出本实施方式的第4变形例的接线切换动作的流程图。

图60为示出本实施方式的第5变形例的接线切换动作的流程图。

附图标记

1：电动机；3、3U、3V、3W：线圈；5：空调机；5A：室内机；5B：室外机；8：旋转式压缩机(压缩机)；9：压缩机构；10：定子；11：定子铁芯；12：齿部；20：转子；21：转子铁芯；25：永磁体；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：通信线缆；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；80：壳；81：玻璃端子；85：排出管；90：轴；100：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.

<电动机的结构>

对本发明的实施方式进行说明。图1为示出本发明的实施方式的电动机1的结构的剖视图。该电动机1为永磁嵌入型电动机，被用于例如旋转式压缩机。电动机1具备定子10和以能够旋转的方式设置于定子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为与转子20的旋转轴正交的面的剖视图。

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及转子20的外周(圆周)的方向简称为“周向”。将定子10及转子20的半径方向简称为“径向”。

定子10具备定子铁芯11和卷绕于定子铁芯11的线圈3。定子铁芯11为将厚度0.1～0.7mm(在此为0.35mm)的多个电磁钢板在旋转轴方向上层叠并通过铆接紧固而成的。

定子铁芯11具有环状的轭部13和从轭部13向径向内侧突出的多个(在此为9个)齿部12。在相邻的齿部12之间形成有槽。各齿部12在径向内侧的前端具有宽度(定子铁芯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(insulator，绝缘子)14被卷绕于各齿部12。线圈3为例如将线径(直径)为0.8mm的磁导线以集中绕组方式在各齿部12卷绕110匝(110圈)而成的。根据电动机1所要求的特性(转速、转矩等)、供给电压或槽的截面积来决定线圈3的匝数及线径。

线圈3包括U相、V相及W相这三相线圈(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。如后所述，线圈3的接线状态构成为能够在Y接线与三角形接线之间切换。绝缘体14包括例如由PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二酯)形成的膜，厚度为0.1～0.2mm。

定子铁芯11具有多个(在此为9个)块经由薄型部连结而成的结构。在将定子铁芯11展开为带状的状态下，将磁导线卷绕于各齿部12，之后将定子铁芯11弯曲为环状并熔接两端部。

像这样由薄膜构成绝缘体14、并且将定子铁芯11设为分割构造以易于绕线，在增加槽内的线圈3的匝数方面是有效的。此外，定子铁芯11不限定于如上述那样具有多个块(分割铁芯)连结而成的结构。

转子20具有转子铁芯21和安装于转子铁芯21的永磁体25。转子铁芯21为将厚度0.1～0.7mm(在此为0.35mm)的多个电磁钢板在旋转轴方向上层叠并通过铆接紧固而成的。

转子铁芯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(例如旋转式压缩机8的轴90)通过热套(shrink fitting)或压入(pressfitting)等而固定于轴孔27。

沿着转子铁芯21的外周面形成有被插入有永磁体25的多个(在此为6个)磁体插入孔22。磁体插入孔22为空隙，1个磁体插入孔22对应1个磁极。在此设置有6个磁体插入孔22，因此转子20整体为6级。

在此，磁体插入孔22具有周向的中央部向径向内侧突出的V字形状。此外，磁体插入孔22不限定于V字形状，也可以为例如直的形状。

在1个磁体插入孔22内配置有2个永磁体25。即，对1个磁极配置2个永磁体25。在此，由于如上所述转子20为6级，因此合计配置12个永磁体25。

永磁体25为在转子铁芯21的轴向上长的平板状部件，在转子铁芯21的周向上具有宽度，在径向上具有厚度。永磁体25由例如以钕(Nd)、铁(Fe)及硼(B)为主成分的稀土类磁体构成。

永磁体25在厚度方向上被磁化。另外，被配置于1个磁体插入孔22内的2个永磁体25以彼此相同的磁极朝向径向同侧的方式被磁化。

在磁体插入孔22的周向两侧分别形成有磁通屏障26。磁通屏障26为连着磁体插入孔22而形成的空隙。磁通屏障26用于抑制相邻的磁极间的漏磁通(即，流过极间的磁通)。

在转子铁芯21中，在各磁体插入孔22的周向的中央部形成有作为突起的第一磁体保持部23。另外，在转子铁芯21中，在磁体插入孔22的周向的两端部分别形成有作为突起的第二磁体保持部24。第一磁体保持部23及第二磁体保持部24为在各磁体插入孔22内将永磁体25定位并保持的部件。

如上所述，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被切换，而在使用三角形接线的情况下，有可能循环电流流过从而电动机1的性能下降。循环电流是由各相绕组中的感应电压中产生的三次谐波引起的。已知在极数与槽数之比为2：3的集中绕组的情况下，如果没有磁饱和等的影响，则感应电压中不产生三次谐波，从而不产生由循环电流导致的性能下降。

<旋转式压缩机的结构>

接下来，对使用了电动机1的旋转式压缩机8进行说明。图2为示出旋转式压缩机8的结构的剖视图。旋转式压缩机8具备壳80、配设于壳80内的压缩机构9和驱动压缩机构9的电动机1。旋转式压缩机8还具有以能够传递动力的方式连结电动机1和压缩机构9的轴90(曲轴)。轴90嵌合于电动机1的转子20的轴孔27(图1)。

壳80为由例如钢板形成的密闭容器，覆盖电动机1及压缩机构9。壳80具有上部壳80a和下部壳80b。在上部壳80a安装有作为用于将电力从旋转式压缩机8的外部供给至电动机1的端子部的玻璃端子81和将在旋转式压缩机8内被压缩后的制冷剂排出至外部的排出管85。在此，从玻璃端子81引出了与电动机1(图1)的线圈3的U相、V相及W相的各相分别对应两根的合计6根引出线。在下部壳80b容纳有电动机1及压缩机构9。

压缩机构9沿着轴90具有圆环状的第一气缸91及第二气缸92。第一气缸91及第二气缸92被固定于壳80(下部壳80b)的内周部。在第一气缸91的内周侧配置有圆环状的第一活塞93，在第二气缸92的内周侧配置有圆环状的第二活塞94。第一活塞93及第二活塞94为与轴90一起旋转的旋转式活塞。

在第一气缸91与第二气缸92之间设置有隔板97。隔板97为中央具有贯通孔的圆板状部件。在第一气缸91及第二气缸92的气缸室设置有将气缸室分为吸入侧和压缩侧的叶片(未图示)。第一气缸91、第二气缸92及隔板97被螺栓98固定为一体。

在第一气缸91的上侧以遮住第一气缸91的气缸室的上侧的方式配置有上部框架95。在第二气缸92的下侧以遮住第二气缸92的气缸室的下侧的方式配置有下部框架96。上部框架95及下部框架96将轴90以能够旋转的方式进行支承。

在壳80的下部壳80b的底部贮存有对压缩机构9的各滑动部进行润滑的冷冻机油(未图示)。冷冻机油在轴90的内部在形成于轴向的孔90a内上升，从形成于轴90的多个部位的供油孔90b被供给至各滑动部。

电动机1的定子10通过热套被安装于壳80的内侧。电力从安装于上部壳80a的玻璃端子81被供给至定子10的线圈3。轴90固定于转子20的轴孔27(图1)。

贮藏制冷剂气体的蓄液器87被安装于壳80。蓄液器87被例如设置于下部壳80b的外侧的保持部80c保持。一对吸入管88、89被安装于壳80，制冷剂气体经由该吸入管88、89从蓄液器87被供给至第一气缸91及第二气缸92。

作为制冷剂可以使用例如R410A、R407C或R22等，但是从防止全球变暖的观点来看，期望使用低GWP(全球变暖系数)的制冷剂。作为低GWP的制冷剂能够使用例如以下制冷剂。

(1)首先，能够使用组成中具有碳双键的卤代烃，例如HFO(Hydro-Fluoro-Orefin，氢氟烯烃)-1234yf(CF3CF＝CH2)。HFO-1234yf的GWP为4。

(2)另外，也可以使用组成中具有碳双键的烃，例如R1270(propylene，丙烯)。R1270的GWP为3，低于HFO-1234yf，但可燃性高于HFO-1234yf。

(3)另外，也可以使用含有组成中具有碳双键的卤代烃或组成中具有碳双键的烃中的至少任意成分的混合物，例如HFO-1234yf与R32的混合物。上述的HFO-1234yf为低压制冷剂，因此压力损耗倾向于变大，可能会导致冷冻环路(尤其是蒸发器)的性能下降。因此实用上期望使用与作为比HFO-1234yf高压的制冷剂的R32或R41的混合物。

旋转式压缩机8的基本动作如以下所述。从蓄液器87供给的制冷剂气体通过吸入管88、89而被供给至第一气缸91及第二气缸92的各气缸室。当电动机1被驱动从而转子20旋转时，轴90与转子20一起旋转。然后，与轴90嵌合的第一活塞93及第二活塞94在各气缸室内进行偏心旋转，在各气缸室内压缩制冷剂。压缩后的制冷剂通过设置于电动机1的转子20的孔(未图示)而在壳80内上升，从排出管85被排出至外部。

<空调机的结构>

接下来，对包括本实施方式的驱动装置的空调机5(也称为冷冻空调装置)进行说明。图3为示出空调机5的结构的框图。空调机5具备设置于室内(空气调节对象空间)的室内机5A和设置于屋外的室外机5B。室内机5A和室外机5B由制冷剂流过的连接配管40a、40b连接。通过了冷凝器的液态制冷剂流过连接配管40a。通过了蒸发器的气体制冷剂流过连接配管40b。

在室外机5B配设有压缩并排出制冷剂的压缩机41、切换制冷剂的流动方向的四通阀(制冷剂流路切换阀)42、进行外部空气与制冷剂的热交换的室外热交换器43和将高压的制冷剂减压至低压的膨胀阀(减压装置)44。压缩机41包括上述旋转式压缩机8(图2)。在室内机5A配设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及室内热交换器45被包括上述连接配管40a、40b的配管40连接，构成制冷剂回路。利用压缩机41使制冷剂循环的压缩式冷冻环路(压缩式热泵环路)由这些构成要素构成。

为了控制空调机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及室外控制装置50b分别具有形成有用于控制空调机5的各种电路的控制基板。室内控制装置50a和室外控制装置50b通过通信线缆50c而相互连接。通信线缆50c与上述连接配管40a、40b捆扎在一起。

在室外机5B中，以与室外热交换器43对置的方式配置有作为送风机的室外送风风扇46。室外送风风扇46旋转从而生成通过室外热交换器43的空气流。室外送风风扇46由例如螺旋桨式风扇构成。

四通阀42被室外控制装置50b控制，切换制冷剂的流动方向。当四通阀42处于图3中实线所示的位置时，将从压缩机41排出的气体制冷剂送至室外热交换器43(冷凝器)。另一方面，当四通阀42处于图3中虚线所示的位置时，将从室外热交换器43(蒸发器)流入的气体制冷剂送至压缩机41。膨胀阀44被室外控制装置50b控制，通过变更开度来将高压的制冷剂减压至低压。

在室内机5A中，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旋转从而生成通过室内热交换器45的空气流。室内送风风扇47由例如横流式风扇构成。

在室内机5A中设置有作为温度传感器的室内温度传感器54，该室内温度传感器54测定作为室内(空气调节对象空间)的空气温度的室内温度Ta，将测定出的温度信息(信息信号)送至室内控制装置50a。室内温度传感器54可以由一般的空调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地板等的表面温度的辐射温度传感器。

在室内机5A中，还设置有信号接收部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)发送出的指示信号(运转指示信号)。遥控器55为用户对空调机5进行运转输入(运转开始及停止)或运转内容(设定温度、风速等)的指示的设备。

压缩机41构成为在通常运转时能够在20～130rps的范围内变更运转转速。随着压缩机41的转速增加，制冷剂回路的制冷剂循环量也增加。控制装置50(更具体而言为室外控制装置50b)根据由室内温度传感器54得到的当前的室内温度Ta与用户通过遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT，控制压缩机41的转速。温度差ΔT越大则压缩机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的转速能够切换至多个等级(stage)。在此，能够将转速切换至例如强风、中风及弱风这3个等级。另外，在通过遥控器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的转速能够切换至多个等级。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。

室内机5A还具备左右风向板48和上下风向板49。左右风向板48及上下风向板49是变更由室内热交换器45进行热交换后的调节空气被室内送风风扇47吹出至室内时的吹出方向的部件。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基于遥控器55的设定来控制左右风向板48及上下风向板49的各个风向板的角度，即吹出气流的风向。

空调机5的基本动作如下所述。在制冷运转时，四通阀42被切换至实线所示的位置，从压缩机41排出的高温高压的气体制冷剂流入至室外热交换器43。在该情况下，室外热交换器43作为冷凝器工作。当由于室外送风风扇46的旋转而空气通过室外热交换器43时，通过热交换带走制冷剂的冷凝热。制冷剂冷凝而变为高压低温的液态制冷剂，由膨胀阀44绝热膨胀而变为低压低温的二相制冷剂。

通过了膨胀阀44的制冷剂流入至室内机5A的室内热交换器45。室内热交换器45作为蒸发器工作。当由于室内送风风扇47的旋转而空气通过室内热交换器45时，通过热交换被制冷剂带走蒸发热，由此冷却后的空气被供给至室内。制冷剂蒸发而变为低温低压的气体制冷剂，由压缩机41再次被压缩为高温高压的制冷剂。

在制热运转时，四通阀42被切换至虚线示出的位置，从压缩机41排出的高温高压的气体制冷剂流入至室内热交换器45。在该情况下，室内热交换器45作为冷凝器工作。当由于室内送风风扇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带走冷凝热，由此加热后的空气被供给至室内。另外，制冷剂冷凝而变为高压低温的液态制冷剂，由膨胀阀44绝热膨胀而变为低压低温的二相制冷剂。

通过了膨胀阀44的制冷剂流入至室外机5b的室外热交换器43。室外热交换器43作为蒸发器工作。当由于室外送风风扇46的旋转而空气通过室外热交换器43时，通过热交换被制冷剂带走蒸发热。制冷剂蒸发而变为低温低压的气体制冷剂，由压缩机41再次被压缩为高温高压的制冷剂。

图4为示出空调机5的控制系统的基本结构的概念图。上述的室内控制装置50a和室外控制装置50b经由通信线缆50c相互交换信息从而控制空调机5。在此，将室内控制装置50a和室外控制装置50b合起来称为控制装置50。

图5(A)为示出空调机5的控制系统的框图。控制装置50由例如微型计算机构成。在控制装置50中嵌入有输入电路51、运算电路52及输出电路53。

信号接收部56从遥控器55接收到的指示信号被输入至输入电路51。指示信号包括设定例如运转输入、运转模式、设定温度、风量或风向的信号。另外，表示室内温度传感器54检测出的室内的温度的温度信息被输入至输入电路51。输入电路51将输入的这些信息输出至运算电路52。

运算电路52具有CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)57和存储器58。CPU 57进行运算处理及判断处理。存储器58存储有用于空调机5的控制的各种设定值及程序。运算电路52基于从输入电路51输入的信息来进行运算及判断，将其结果输出至输出电路53。

输出电路53基于从运算电路52输入的信息，将控制信号输出至压缩机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及上下风向板49。

如上述那样，室内控制装置50a及室外控制装置50b(图4)经由通信线缆50c相互交换信息，来控制室内机5A及室外机5b的各种设备，因此在此将室内控制装置50a和室外控制装置50b合起来表述为控制装置50。实际上，室内控制装置50a和室外控制装置50b各自由微型计算机构成。此外，也可以仅在室内机5A和室外机5b中的任意一方装配控制装置，来控制室内机5A及室外机5b的各种设备。

图5(B)为示出在控制装置50中，基于室内温度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和压缩机控制部52d。这些被包括于例如运算电路52的CPU 57中。

接收内容解析部52a解析从遥控器55经过信号接收部56及输入电路51输入的指示信号。接收内容解析部52a基于解析结果将例如运转模式及设定温度Ts输出至温度差计算部52c。室内温度获取部52b获取从室内温度传感器54经过输入电路51输入的室内温度Ta，并输出至温度差计算部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，通过温度差ΔT＝Ts－Ta来进行计算。在运转模式为制冷运转的情况下，通过温度差ΔT＝Ta－Ts来进行计算。温度差计算部52c将计算出的温度差ΔT输出至压缩机控制部52d。

压缩机控制部52d基于从温度差计算部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，对驱动电动机1的驱动装置100进行说明。图6为示出驱动装置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，对电动机1的线圈3施加电压(具体而言为交流电压)；接线切换部60，切换线圈3的接线状态；以及控制装置50。从作为交流(AC)电源的电源101向转换器102供给电力。

电源101为例如200V(有效电压)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被从转换器102供给母线电压，并向电动机1的线圈3输出线间电压(也称为电动机电压)。对逆变器103连接有分别连接于线圈3U、3V、3W的布线104、105、106。

作为逆变器103的开关元件，使用例如SiC(碳化硅)元件或GaN(氮化镓)元件。由此能够减少开关损耗。

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连接于线圈3U的端子31U。布线105连接于线圈3V的端子31V。布线106连接于线圈3W的端子31W。

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和中性点33中的任意方。开关62将线圈3V的端子32V连接于布线106和中性点33中的任意方。开关63将线圈3V的端子32W连接于布线104和中性点33中的任意方。在此，接线切换部60的开关61、62、63由继电器触点构成。但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和接线切换部60。控制装置50的结构为参照图5所说明的结构。信号接收部56接收到的来自遥控器55的运转指示信号和室内温度传感器54检测出的室内温度被输入至控制装置50。控制装置50基于这些输入信息，将电压切换信号输出至转换器102，将逆变器驱动信号输出至逆变器103，将接线切换信号输出至接线切换部60。当接线切换部60进行线圈3的接线状态的切换时，控制装置50控制逆变器103以使得在切换完毕之前电动机1的旋转暂时停止。

在图6所示的状态中，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连接于逆变器103，端子32U、32V、32W连接于中性点33。

图7为示出在驱动装置100中，接线切换部60的开关61、62、63被切换后的状态的框图。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)为示出当开关61、62、63为图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处连接于中性点33。因此线圈3U、3V、3W的接线状态为Y接线(星形接线)。

图8(B)为示出当开关61、62、63为图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)。三角形接线使线圈3的线间电压比Y接线降低。

像这样，接线切换部60能够通过开关61、62、63的切换，将电动机1的线圈3U、3V、3W的接线状态在Y接线(第一接线状态)和三角形接线(第二接线状态)之间切换。

图9为示出线圈3U、3V、3W各自的线圈部分的示意图。如上述那样，电动机1具有9个齿部12(图1)，线圈3U、3V、3W被分别缠绕于3个齿部12。即，线圈3U为将缠绕于3个齿部12的U相的线圈部分Ua、Ub、Uc串联连接而成的。同样地，线圈3V为将缠绕于3个齿部12的V相的线圈部分Va、Vb、Vc串联连接而成的。另外，线圈3W为将缠绕于3个齿部12的W相的线圈部分Wa、Wb、Wc串联连接而成的。

通过PWM控制方式生成驱动电动机1的逆变器电压(即，被施加于线圈3的电压)。在PWM控制方式中，通过控制逆变器开关的导通断开的时间占比来生成逆变器电压的波形。由此能够得到期望的逆变器103的输出波形。具体而言，在逆变器103中当逆变器开关导通时，从逆变器103向线圈3供给电压，逆变器电压增大。当逆变器开关断开时，从逆变器103向线圈3的电压供给被切断，逆变器电压降低。逆变器电压与感应电压的差分被供给至线圈3，产生电动机电流，产生电动机1的旋转力。通过控制逆变器开关的导通断开的时间占比以与作为目标的电动机电流值一致，从而能够得到期望的逆变器103的输出波形。

图10(a)为示出用于生成PWM控制信号的载波和逆变器输出电压指令值的一例的图，(b)为示出在控制装置50中生成的PWM控制信号的一例的图，(c)为示出基于PWM控制信号而生成的电动机电流的一例的图。

基于载波来决定逆变器开关的导通断开的定时。载波由具有恒定振幅的三角波构成。PWM控制方式中的脉冲宽度调制周期由作为载波的频率的载频来决定。

具体而言，控制装置50比较载波的电压值和逆变器输出电压指令值。例如，在控制装置50中，基于从遥控器55输出的运转指示信号和逆变器输出的目标值(目标电动机电流值)来计算逆变器输出电压指令值。当载波的电压值小于逆变器输出电压指令值时，控制装置50通过将PWM控制信号导通，从而以使逆变器开关变为导通的方式控制逆变器103。当载波的电压值为逆变器输出电压指令值以上时，控制装置50通过将PWM控制信号断开，从而以使逆变器开关变为断开的方式控制逆变器103。由此逆变器的输出接近目标值。

图11为示出被输入至控制装置50的各种信号和从控制装置50输出的信号的一例的图。

图12为示出驱动装置100的动作的一例的流程图。

以下说明电动机1的驱动方法的一例。

当用户使用遥控器55发送运转指示信号时，空调机5的控制装置50接收该运转指示信号。进而，示出母线电压的信号等信息被输入至控制装置50(步骤S1)。输入至信号接收部56的运转指示信号被转发至控制装置50。进而，在电动机1驱动之后，电动机电流的电流值被输入至控制装置50。在本实施方式中，输入至信号接收部56的运转指示信号被输入至室内控制装置50a。进而，基于从信号接收部56转发的运转指示信号的信号被从室内控制装置50a转发至室外控制装置50b。从室内控制装置50a转发的信号可以为与运转指示信号相同的信号，也可以为基于运转指示信号变换而得到的信号。

基于这些信息，控制装置50计算与电动机1的驱动相适应的逆变器输出电压指令值。进而，控制装置50控制接线切换部60以便根据运转指示信号或室内温度来切换线圈3的接线状态。当进行接线状态的切换时，控制装置50将接线切换信号发送至接线切换部60。接线切换部60基于从控制装置50接收到的接线切换信号将线圈3的接线状态在Y接线与三角形接线之间切换(步骤S2)。当接线切换部60进行线圈3的接线状态的切换时，控制装置50控制逆变器103以使得在切换完毕前电动机1的旋转暂时停止。在切换完毕之后，控制装置50控制逆变器103以使电动机1再次驱动。

然而，当不需要切换线圈3的接线状态时，控制装置50以维持线圈3的接线状态的方式控制接线切换部60。

在步骤S3中，控制装置50确认线圈3的接线状态。在本实施方式中，控制装置50判断线圈3的接线状态是否为Y接线。然而，控制装置50也可以判断线圈3的接线状态是否为三角形接线。

当线圈3的接线状态为Y接线时(在步骤S3中为是)，控制装置50将用于对供给至线圈3的来自逆变器103的输出(具体而言为施加于线圈3的电压的控制频率)进行调整的逆变器103的载频设定为载频f1(第一载频)(步骤S4)。

当线圈3的接线状态不是Y接线时(在步骤S3中为否)，即，当线圈3的接线状态为三角形接线时，控制装置50将载频设定为载频f2(第二载频)(步骤S5)。即，从步骤S3至步骤S5中，控制装置50根据线圈3的接线状态来设定载频。载频f2为与载频f1不同的频率。由此控制装置50控制载频。

即，在线圈3的接线状态被切换了的情况下，控制装置50控制电动机1再次驱动之后的载频，以使电动机1再次驱动之后的载频与电动机1暂时停止前的载频不同。

控制装置50基于逆变器输出电压指令值与载波的电压值的差来生成PWM控制信号(步骤S6)。

控制装置50将基于PWM控制信号的逆变器驱动信号输出至逆变器103，进行逆变器开关的导通断开控制(步骤S7)。

当逆变器开关导通时，从逆变器103输出逆变器电压。逆变器电压被供给至线圈3，在电动机1中产生电动机电流。由此逆变器电压被变换为电动机1(具体而言为转子20)的旋转力。电动机电流(具体而言为U相电流、V相电流和W相电流)由电流传感器等来测量，测量结果(例如示出电流值的信号)被发送至控制装置50。

图13为示出与线圈3的接线状态相对应的电动机1的转速、电压利用率和电动机电流的谐波分量的关系的图。

图14为用于说明电动机电流的谐波产生的原因的图。

由于载频越大，PWM控制信号的周期越短，因此电动机电流不偏离目标值，而波形生成率变好。即，电动机电流的谐波分量变小。因此由电动机电流的谐波分量引起的谐波铁损减少。另一方面，由于逆变器103的开关次数增加，因此开关损耗增大。因此期望的是考虑到谐波铁损与开关损耗的平衡来决定电动机1的效率为最佳的载频。

电动机电流的谐波分量根据电压利用率而变动。电压利用率是指，逆变器电压的有效值的

倍相对于母线电压的比率。即，电压利用率通过(

)÷母线电压来进行计算。电压利用率与逆变器开关的导通时间成比例。电压利用率被用作母线电压被使用了多少的指标。

一般而言，在永磁嵌入型电动机中，由于永磁体与线圈的电磁感应，线圈中产生感应电压。电动机的转速越大，感应电压越增大，电压利用率也增大。即，逆变器电压与感应电压的差分被变换为电动机的旋转力。由于瞬时的逆变器输出电压(即，实际的逆变器电压)由逆变器开关的导通断开来控制，因此为零或与母线电压同等的值。电压利用率越低，即逆变器电压的有效值越低，逆变器开关导通时的实际的逆变器电压与逆变器输出电压指令值的偏离越变大，而产生电动机电流的谐波分量。由此产生谐波铁损。从而，由于当电动机1低速旋转时电压利用率下降，因此电动机1中的谐波铁损占总损耗的占比大。

如图13所示，期望的是当电压利用率低时使载频变高。由于当电压利用率低时谐波铁损的占比大，因此能够通过增大载频来减少谐波铁损，提高电动机效率。即，谐波铁损的占比越大，效率最佳的载频变得越高。

如图13所示，由于线圈3在Y接线与三角形接线状态下的电压利用率不同，因此电动机1的效率为最佳的载频在Y接线与三角形接线状态下不同。因此控制装置50根据线圈3的接线状态来设定载频。即，在Y接线与三角形接线状态下设定互不相同的载频。

图15(a)为示出一般的载波的一例的图，(b)为示出线圈3的接线状态为Y接线时的载波的一例和线圈3的接线状态为三角形接线时的载波的一例的图。

如图15(b)所示，Y接线下的载频被设定为高于三角形接线下的载频。

由于三角形接线在高速旋转时使用，因此感应电压相对于母线电压大，电压利用率高。因此与Y接线相比较，三角形接线的谐波铁损的占比小，效率最佳点存在于低载波侧。

Y接线在低速旋转时使用。如果为相同转速，则与三角形接线相比较，Y接线具有能够提高电压利用率、减少谐波铁损的效果。然而，因为各个接线状态所要求的驱动转速不同，所以与三角形接线相比较，Y接线的电压利用率低，电动机1中的谐波铁损占总损耗的占比大。

以下对如下情况的例子进行说明：当用于4.0kw的空调机的压缩机的电动机1的工作条件为对于电动机1的效率的贡献度高的中间条件(低速运转)时，将线圈3的接线状态设定为Y接线，并且当电动机1的工作条件为额定条件(高速运转)时，将线圈3的接线状态设定为三角形接线。在该情况下，当在Y接线下将转速设定为15rps、在三角形接线下将转速设定为50rps时，在将三角形接线下的电压利用率设计为90％至110％的情况下，Y接线下的电压利用率为50％至60％。

图16为示出Y接线下的效率(电路效率和电动机效率)与载频的关系的图。

图17为示出三角形接线下的效率(电路效率和电动机效率)与载频的关系的图。

由于在Y接线下，电压利用率低，因此谐波铁损的占比大。因此如图16所示，与三角形接线相比，在Y接线下，效率的最佳值存在于高载频侧。另一方面，如图17所示，与Y接线相比，在三角形接线下，效率的最佳值存在于低载频侧。当线圈3的接线状态为Y接线时，载频被设定为f1(第一载频)，当线圈3的接线状态为三角形接线时，载频被设定为f2(第二载频)。具体而言，期望以Y接线下的载频f1大于三角形接线下的载频f2的方式设定载频。例如，载频f1被设定为9000Hz，载频f2被设定为4500Hz，以便针对电动机1的中间条件和额定条件进行优化。

图18为示出电动机设定1下的载波和逆变器输出电压指令值的图。

图19为示出电动机设定1下的PWM控制信号的波形的图。

图20为示出电动机设定1下的逆变器输出电压指令值和实际的逆变器电压的图。

图21为示出电动机设定1下的电动机电流的波形的图。

在电动机设定1中，电动机1的转速为15rps，接线状态为Y接线，载频为4500Hz，并且电压利用率为57％。

图22为示出电动机设定2下的载波和逆变器输出电压指令值的图。

图23为示出电动机设定2下的PWM控制信号的波形的图。

图24为示出电动机设定2下的逆变器输出电压指令值和实际的逆变器电压的图。

图25为示出电动机设定2下的电动机电流的波形的图。

在电动机设定2中，电动机1的转速为15rps，接线状态为Y接线，载频为9000Hz，并且电压利用率为57％。

如图21所示，由于在电动机设定1下电压利用率低，因此电动机电流的谐波分量大。在电动机设定2下，电压利用率与电动机设定1相同，但是载频高于电动机设定1。如图25所示，通过使载频变高，能够使谐波分量变小。

图26为示出电动机设定3下的载波和逆变器输出电压指令值的图。

图27为示出电动机设定3下的PWM控制信号的波形的图。

图28为示出电动机设定3下的逆变器输出电压指令值和实际的逆变器电压的图。

图29为示出电动机设定3下的电动机电流的波形的图。

在电动机设定3中，电动机1的转速为50rps，接线状态为三角形接线，载频为4500Hz，并且电压利用率为98％。

在电动机设定3下，线圈3的接线状态为三角形接线，为高速旋转。因此，由于电压利用率高，所以能够使电动机电流的谐波分量变小。

载频f1可以被设定为多个等级的值。在该情况下，控制装置50逐级地(stepwise)切换载频f1。具体而言，控制装置50控制逆变器103以使载频f1逐级地切换。例如，控制装置50根据电动机1的转速切换载频f1。换言之，控制装置50控制逆变器103以便根据电动机1的转速而使载频f1逐级地切换。

同样地，载频f2可以被设定为多个等级的值。在该情况下，控制装置50逐级地切换载频f2。具体而言，控制装置50控制逆变器103以使载频f2逐级地切换。例如，控制装置50根据电动机1的转速切换载频f2。换言之，控制装置50控制逆变器103以便根据电动机1的转速而使载频f2逐级地切换。

电动机1的效率为最佳的载频根据与运转负载联动的电压利用率而变动，因此可以以对于根据线圈3的接线状态而设计的电压利用率使效率为最佳的方式来设定载频。

图30为示出电动机设定4下的载波和逆变器输出电压指令值的图。

图31为示出电动机设定4下的PWM控制信号的波形的图。

图32为示出电动机设定4下的逆变器输出电压指令值和实际的逆变器电压的图。

图33为示出电动机设定4下的电动机电流的波形的图。

在电动机设定4中，电动机1的转速为55rps，接线状态为三角形接线，载频为4500Hz，并且电压利用率为106％。

如图30至图33所示，线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线之后，控制装置50可以通过弱磁场控制(电动机设定4)来控制电动机1的驱动。在进行弱磁场控制期间，由于感应电压相对于母线电压饱和，所以电压利用率超过100％。由此，由于电压利用率高，所以能够抑制电动机电流的谐波分量和由该谐波分量引起的谐波铁损。在三角形接线下，效率为最佳的载频移动至低频率侧。

因此当通过弱磁场控制来控制电动机1时，期望的是控制装置50使载频f2小于弱磁场控制开始前的载频f2。由此能够减少谐波铁损和开关损耗，能够提高电动机1的效率。然而，当电压利用率增大而超过100％时，逆变器电压的基波分量增大，引起铜损增大。因此期望以电压利用率成为约100％的方式驱动电动机1。因此也可以将母线电压升压以使电压利用率成为100％。

作为逆变器103的开关元件，可以使用SiC(碳化硅)元件或GaN(氮化镓)元件。在三角形接线中，构成为减少谐波铁损而开关损耗占主导地位。由于通过使用具有低损耗特性的SiC元件或GaN元件作为逆变器103的开关元件，能够减少开关损耗，所以尤其在三角形接线下，电动机1的效率的改善效果大。

<空调机的动作>

图34～36为示出空调机5的基本动作的流程图。空调机5的控制装置50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CPU 57启动。如后述那样，由于空调机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进行空调机5的启动处理(步骤S102)。具体而言，例如驱动室内送风风扇47和室外送风风扇46的各风扇马达。

接下来，控制装置50将电压切换信号输出至转换器102，将转换器102的母线电压升压至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施加于电动机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，在线圈3的接线状态为三角形接线的状态下电动机1被启动。另外，控制装置50控制逆变器103的输出电压，从而控制电动机1的转速。

具体而言，控制装置50根据温度差ΔT使电动机1的转速以预先确定的速度逐级地上升。电动机1的旋转速度的允许最大转速为例如130rps。由此使压缩机41的制冷剂循环量增加，在制冷运转的情况下提高制冷能力，在制热运转的情况下提高制热能力。

另外，当由于空气调节效果而室内温度Ta接近设定温度Ts，温度差ΔT表现出减小倾向时，控制装置50根据温度差ΔT使电动机1的转速减小。当温度差ΔT减小至预先确定的零附近温度(但大于0)时，控制装置50以允许最小转速(例如20rps)运转电动机1。

另外，在室内温度Ta达到设定温度Ts时(即温度差ΔT为0以下时)，控制装置50为防止过度制冷(或过度制热)而停止电动机1的旋转。由此压缩机41变为停止的状态。然后，在温度差ΔT再次变得大于0时，控制装置50重启电动机1的旋转。此外，控制装置50限制在短时间内重启电动机1的旋转，以避免在短时间内重复进行电动机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开始弱磁场控制。关于弱磁场控制，将参照图39～54在后说明。

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(空调机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进入步骤S109。

控制装置50获取由室内温度传感器54检测出的室内温度Ta与通过遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT(步骤S106)，基于该温度差ΔT，判断线圈3是否需要从三角形接线切换到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接线的空调负载(也简称为“负载”)相当的温度差。

如上所述，由于在运转模式为制热运转的情况下通过ΔT＝Ts－Ta来表示ΔT，在制冷运转的情况下通过ΔT＝Ta－Ts来表示ΔT，所以在此比较ΔT的绝对值与阈值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，则进入步骤S121(图35)。

如图35所示，在步骤S121中，控制装置50将停止信号输出至逆变器103，停止电动机1的旋转。之后，控制装置50将接线切换信号输出至接线切换部60，将线圈3的接线状态从三角形接线切换为Y接线(步骤S122)。接下来，控制装置50将电压切换信号输出至转换器102，将转换器102的母线电压降压至与Y接线对应的电压(280V)(步骤S123)，重启电动机1的旋转(步骤S124)。之后，返回上述的步骤S105(图34)。

在上述步骤S107中的比较结果为线圈3的接线状态不是三角形接线时(为Y接线时)或温度差ΔT的绝对值大于阈值ΔTr时(即不需要切换为Y接线时)，进入步骤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接线且上述温度差ΔT的绝对值大于阈值ΔTr。

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的绝对值大于阈值ΔTr，则进入步骤S131(图36)。

如图36所示，在步骤S131中，控制装置50停止电动机1的旋转。之后，控制装置50将接线切换信号输出至接线切换部60，将线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线(步骤S132)。接下来，控制装置50将电压切换信号输出至转换器102，将转换器102的母线电压升压至与三角形接线对应的电压(390V)(步骤S133)，重启电动机1的旋转(步骤S134)。

由于与Y接线相比，在三角形接线的情况下，能够驱动电动机1至更高的转速，所以能够应对更大的负载。因此能够在短时间内使室内温度与设定温度的温度差ΔT收敛。之后，返回上述的步骤S105(图34)。

在上述步骤S108中的比较结果为线圈3的接线状态不是Y接线时(为三角形接线时)或温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下时(即不需要切换为三角形接线时)，返回步骤S105。

当在上述的步骤S105中接收到运转停止信号的情况下，停止电动机1的旋转(步骤S109)。之后，控制装置50将线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线(步骤S110)。在线圈3的接线状态已经为三角形接线的情况下，维持该接线状态。此外，虽然在图34中省略了，但是即使在步骤S106～S108之间在接收到运转停止信号的情况下，也进入步骤S109来停止电动机1的旋转。

之后，控制装置50进行空调机5的停止处理(步骤S111)。具体而言，停止室内送风风扇47和室外送风风扇46的各风扇马达。之后，控制装置50的CPU 57停止，空调机5的运转结束。

如以上那样，在室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT的绝对值比较小时(即为阈值ΔTr以下时)，以高效率的Y接线来运转电动机1。然后，在需要应对更大的负载时，即温度差ΔT的绝对值大于阈值ΔTr时，以能够应对更大的负载的三角形接线来运转电动机1。因此能够提高空调机5的运转效率。

此外，在从Y接线切换到三角形接线动作(图36)中，也可以如图37(A)所示，在停止电动机1的旋转的步骤S131之前，检测电动机1的转速(步骤S135)，判断检测出的转速是否为阈值(转速的基准值)以上(步骤S136)。电动机1的转速被检测为逆变器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，使用例如后述的与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，则停止电动机1的旋转并进行向三角形接线的切换，将转换器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，则返回图34的步骤S105。

像这样除了基于温度差ΔT判断是否需要接线切换(步骤S108)之外，还基于电动机1的转速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重复接线切换。

另外，也可以如图37(B)所示，在停止电动机1的旋转的步骤S131之前，检测逆变器103的输出电压(步骤S137)，判断检测出的输出电压是否为阈值(输出电压的基准值)以上(步骤S138)。

在图37(A)和(B)中，示出了从Y接线切换到三角形接线动作，但是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的转速或逆变器103的输出电压的判断。

图38为示出空调机5的动作的一例的时序图。在图38中示出了空调机5的运转状态和室外送风风扇46及电动机1(压缩机41)的驱动状态。室外送风风扇46作为空调机5的电动机1以外的构成要素的一例而示出。

通过信号接收部56从遥控器55接收运转启动信号(开机(ON)指令)，CPU 57启动，空调机5变为启动状态(开机状态)。当空调机5变为启动状态时，经过了时间t0之后，室外送风风扇46的风扇马达开始旋转。时间t0为由于室内机5A与室外机5B之间的通信所引起的延迟时间。

空调机5启动后，经过了时间t1之后，开始基于三角形接线的电动机1的旋转。时间t1为直到室外送风风扇46的风扇马达的旋转稳定为止的等待时间。在电动机1的旋转开始前使室外送风风扇46旋转，从而防止冷冻环路的温度上升到超过必要的程度。

在图38的示例中，进行从三角形接线向Y接线的切换，进而在进行了从Y接线切换到三角形接线后，从遥控器55接收运转停止信号(关机(OFF)指令)。接线的切换所需的时间t2为电动机1的再启动所需要的等待时间，被设定为直到冷冻环路中的制冷剂压力变得大致均匀为止所需要的时间。

当从遥控器55接收运转停止信号时，电动机1的旋转停止，之后，在经过了时间t3后，室外送风风扇46的风扇马达的旋转停止。时间t3为用于使冷冻环路的温度充分下降所需要的等待时间。之后，经过了时间t4后，CPU 57停止，空调机5变为运转停止状态(关机状态)。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>

在以上的空调机5的动作中，关于是否需要切换线圈3的接线状态的判断(步骤S107、S108)，也能够基于例如电动机1的旋转速度或逆变器输出电压来判断。然而，由于电动机1的旋转速度有可能在短时间内发生变动，因此需要判断旋转速度为阈值以下(或阈值以上)的状态是否持续一定时间。关于逆变器输出电压也是同样的。

特别是，在遥控器55的设定温度被大幅变更的情况下，或者在由于打开了房间的窗户等而空调机5的负载急剧变化的情况下，当对于是否需要切换线圈3的接线状态的判断需要时间时，压缩机41的运转状态对于负载变动的应对延迟。其结果是，空调机5带来的舒适性有可能下降。

对此，在该实施方式中，将由室内温度传感器54检测出的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT(绝对值)和阈值进行比较。由于温度在短时间内的变动少，因此不需要持续进行温度差ΔT的检测以及与阈值的比较，能够在短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的运转状态迅速应对负载变动，能够提高空调机5带来的舒适性。

此外，在上述的空调机5的动作中，连着进行是否需要从三角形接线切换到Y接线的判断(步骤S107)和是否需要从Y接线切换到三角形接线的判断(步骤S108)，然而，进行从三角形接线向Y接线的切换是在空调负载下降(室内温度接近设定温度)时，之后空调负载不大可能突然增加，因此不易发生频繁进行接线的切换的情况。

另外，在上述的空调机5的动作中，在停止了电动机1的旋转的状态(即停止了逆变器103的输出的状态)下进行线圈3的接线状态的切换(步骤S122、S132)。虽然能够一边持续进行向电动机1的电力供给一边切换线圈3的接线状态，但是从构成接线切换部60的开关61、62、63(图6)的继电器触点的可靠性的观点而言，期望在停止了向电动机1的电力供给的状态下进行切换。

此外，在使电动机1的转速充分下降的状态下进行线圈3的接线状态的切换，之后也能够返回到原本的转速。

另外在此，接线切换部60的开关61、62、63由继电器触点构成，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不需要停止电动机1的旋转。

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)变为阈值ΔTr以下的状态重复了多次(预先设定的次数)的情况下，切换线圈3的接线状态。以这样的方式能够抑制由于小的温度变化而重复接线切换。

此外，如上所述，当室内温度与设定温度的温度差ΔT变为0以下(ΔT≤0)时，控制装置50为了防止过度制冷(或过度制热)而停止电动机1的旋转，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为Y接线。具体而言，在上述的步骤S107中，判断温度差ΔT是否为0以下，在温度差ΔT为0以下时停止电动机1的旋转并将线圈3的接线状态切换为Y接线即可。

另外，由于在上述的空调机5的动作中，在从Y接线切换到三角形接线时将转换器102的母线电压升压，因此能够通过电动机1产生高的转矩。因此能够使室内温度与设定温度之差ΔT在更短时间内收敛。关于转换器102的母线电压的升压将在后说明。

<关于启动时的接线状态>

如上所述，本实施方式的空调机5在接收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，在空调机5的运转停止时，线圈3的接线状态被切换为三角形接线。

在空调机5的运转开始时难以准确地检测空调负载。特别是，在空调机5的运转开始时，室内温度与设定温度之差大，空调负载一般较大。于是，在本实施方式中，在将线圈3的接线状态设为能够应对更大的负载(即，能够旋转至更高转速)的三角形接线的状态下，启动电动机1。由此在空调机5的运转开始时，能够使室内温度Ta与设定温度Ts之差ΔT在更短时间内收敛。

另外，即使在长时间停止空调机5、在停止期间接线切换部60产生了异常(例如，开关61～63的继电器粘住而变得无法工作等)的情况下，在空调机5的运转停止前进行了从Y接线向三角形接线的切换，因此也能够以三角形接线来启动电动机1。因此能够防止空调机5的能力下降，不会损失舒适性。

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是三角形接线的(不具有接线切换功能)一般的电动机同等的电动机效率。

<电动机效率和电动机转矩>

接下来，对电动机效率和电动机转矩的改善进行说明。一般而言，家用空调机作为节能法的限制对象，从全球环境的观点而言，被强制削减CO₂排放。随着技术的进步，压缩机的压缩效率、压缩机的电动机的运转效率及热交换器的热传导率等得到改善，空调机的能耗效率COP(Coefficient Of Performance，性能系数)逐年提高，运行成本(功耗)及CO₂排放量也减少。

COP为评价在某特定的温度条件下运转时的性能的指标，未考虑到与季节相对应的空调机的运转状况。然而，在空调机的实际使用时，随着外部气温的变化，制冷或制热所需要的能力及功耗产生变化。于是，为了进行在接近实际使用时的状态下的评价，使用APF(Annual Performance Factor：全年能耗效率)作为节能的指标，该APF是通过确定某模型示例，计算全年的综合负载和总耗电量而求出效率而得到的。

特别是，在作为当前的主流的逆变器电动机中，由于能力根据压缩机的转速而变化，因此仅在额定条件下进行接近实际使用的评价是存在问题的。

对于家用空调机的APF，在制冷额定、制冷中间、制热额定、制热中间及制热低温这5个评价点上，计算与全年综合负载相对应的耗电量。该值越大，评价为节能性越高。

作为全年综合负载的细分内容，制热中间条件的比率非常大(50％)，其次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，对于空调机的节能性的提高是有效的。

APF的评价负载条件中的压缩机的电动机的转速根据空调机的能力及热交换器的性能而变化。例如，在冷冻能力6.3kW的家用空调机中，制热中间条件下的转速N1(第一转速)为35rps，制热额定条件下的转速N2(第二转速)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和与制热额定条件相当的转速N2下，得到高的电动机效率和电动机转矩。即，作为性能改善的对象的两个负载条件中的低速侧的转速为N1，高速侧的转速为N2。

在将永磁体25装配于转子20的电动机1中，当转子20旋转时，永磁体25的磁通与定子10的线圈3交链，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，另外也与线圈3的匝数成比例。电动机1的转速越大，线圈3的匝数越多，感应电压变得越大。

从逆变器103输出的线间电压(电动机电压)等于上述的感应电压与由线圈3的电阻及电感产生的电压之和。由于线圈3的电阻及电感与感应电压相比小到能够忽略的程度，因此事实上，线间电压受感应电压支配。另外，电动机1的磁体转矩与感应电压和流过线圈3的电流之积成比例。

将线圈3的匝数设得越多，则感应电压变得越高。因此将线圈3的匝数设得越多，则用于产生需要的磁体转矩的电流可以越少。其结果是，能够减少逆变器103的通电所导致的损耗，从而提高电动机1的运转效率。另一方面，随着感应电压的上升，感应电压所支配的线间电压在更低的转速下达到逆变器最大输出电压(即从转换器102供给至逆变器103的母线电压)，无法将转速提高至更快。

另外，由于当线圈3的匝数变少时，感应电压下降，因此感应电压所支配的线间电压在直至更高的转速为止不会达到逆变器最大输出电压，能够高速旋转。然而，由于随着感应电压的下降，用于产生需要的磁体转矩的电流增加，因此由逆变器103的通电所导致的损耗增加，电动机1的运转效率下降。

另外，在逆变器103的开关频率的观点看来，在线间电压接近逆变器最大输出电压的情况下，由逆变器103的开关的导通/断开占空比引起的谐波分量减小，因此能够减少由电流的谐波分量引起的铁损。

图39和图40为示出电动机1的线间电压与转速的关系的曲线图。设线圈3的接线状态为Y接线。线间电压与励磁磁场和转速之积成比例。如图39所示，如果励磁磁场为恒定，则线间电压与转速成比例。此外，在图39中，转速N1与制热中间条件对应，转速N2与制热额定条件对应。

随着转速的增加，线间电压也增加，但如图40所示，当线间电压达到逆变器最大输出电压时，无法将线间电压升高至更高，因此开始由逆变器103进行的弱磁场控制。在此，设为在转速N1、N2之间的转速处开始弱磁场控制。

在弱磁场控制中，使d轴相位(抵消永磁体25的磁通的方向)的电流流过线圈3，从而减弱感应电压。将该电流称为弱化电流。除了用于产生通常的电动机转矩的电流之外，还需要流过弱化电流，因此由线圈3的电阻引起的铜损增加，逆变器103的通电损耗也增加。

图41为示出在进行了图40所示的弱磁场控制时的电动机效率与转速的关系的曲线图。如图41所示，电动机效率随着转速增加而增加，在刚开始了弱磁场控制之后，如箭头P所示，电动机效率达到顶峰。

当转速进一步增加时，流过线圈3的弱化电流也增加，所以由此导致的铜损增加，电动机效率下降。此外，关于作为电动机效率与逆变器效率之积的综合效率，也见到以与图41同样的曲线表示的变化。

图42为示出在进行了图40所示的弱磁场控制时的电动机的最大转矩与转速的关系的曲线图。在开始弱磁场控制之前，电动机的最大转矩为恒定(例如由于电流阈值的制约)。当开始弱磁场控制时，随着转速的增加，电动机1的最大转矩下降。电动机1的最大转矩设定为大于在使用产品时电动机1实际产生的负载(所需要的负载)。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43为针对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。当匝数相同时，线圈3的接线状态为三角形接线时的线圈3的相阻抗为线圈3的接线状态为Y接线时的

倍。因此当转速相同时，线圈3的接线状态为三角形接线时的相间电压(单点划线)为线圈3的接线状态为Y接线时的相间电压(实线)的

倍。

即，在通过三角形接线将线圈3进行了接线的情况下，如果将匝数设为Y接线时的

倍，则对于相同转速N，线间电压(电动机电压)变得与Y接线时等价，从而逆变器103的输出电流也变得与Y接线时等价。

在齿上的匝数为几十匝以上的电动机中，由于下列理由，相比三角形接线，更多采用Y接线。一个理由是，与Y接线相比，三角形接线的线圈的匝数多，因此在制造工序中线圈的卷绕所需的时间变长。另一个理由是，在三角形接线的情况下可能产生循环电流。

一般而言，在采用Y接线的电动机中，调整线圈的匝数以使得在转速N2(即，作为性能提高的对象的转速中的高速侧的转速)处线间电压(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)处，变为在线间电压低于逆变器最大输出电压的状态下运转电动机，难以得到高的电动机效率。

于是，进行如下控制：将线圈的接线状态设为Y接线，调整匝数以使得在比转速N1略低的转速处线间电压达到逆变器最大输出电压，在达到转速N2之前，将线圈的接线状态切换为三角形接线。

图44为示出进行了从Y接线切换到三角形接线时的线间电压与转速的关系的曲线图。在图44所示的示例中，当达到比转速N1(制热中间条件)略低的转速(设为转速N11)时，开始上述的弱磁场控制。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。在此，转速N11为比转速N1低5％的转速(即N11＝N1×0.95)。

通过切换到三角形接线，线间电压下降为Y接线的

倍，因此能够将弱磁场的程度抑制为小(即使弱化电流变小)。由此抑制由弱化电流引起的铜损，能够抑制电动机效率和电动机转矩的下降。

图45为针对Y接线和三角形接线分别示出电动机效率与转速的关系的曲线图。如上述那样将线圈3的接线状态设为Y接线，调整匝数以使得在比转速N1略低的转速N11处线间电压达到逆变器最大输出电压，因此如图45中实线所示，在转速N1处得到了高的电动机效率。

另一方面，当将线圈3的匝数设为相同数量时，如图45中以单点划线所示，在三角形接线的情况下，在转速N2处得到了比Y接线的情况下更高的电动机效率。因此如果在图45所示的实线与单点划线的交点处从Y接线切换为三角形接线，则能够在转速N1(制热中间条件)与转速N2(制热额定条件)这双方得到高的电动机效率。

因此如参照图44所说明的那样，进行如下控制：将线圈3的接线状态设为Y接线，调整匝数以使得在转速N11(比转速N1略低的转速)时线间电压达到逆变器最大输出电压，在高于转速N1的转速N0处从Y接线切换为三角形接线。

然而，仅仅将线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线无法充分地提高电动机效率。关于这点在以下说明。

图46为示出在将线圈3的接线状态设为Y接线、调整匝数以使得在转速N11时线间电压达到逆变器最大输出电压、在转速N0处从Y接线切换为三角形接线的情况下(实线)的电动机效率与转速的关系的曲线图。此外，虚线为示出如图41所示将线圈3的接线状态设为Y接线、进行了弱磁场控制时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，在冷冻能力6.3kW的家用空调机中，转速N1(制热中间条件)为35rps，转速N2(制热额定条件)为85rps，因此在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(

)。由于无法使线间电压变得大于逆变器最大输出电压，因此开始弱磁场控制。

在弱磁场控制中，使用于弱化磁场所需要的弱化电流流过线圈3，因此铜损增加，电动机效率和电动机转矩下降。因此如图46中实线所示，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)下的弱磁场的程度(使弱化电流变小)，需要使线圈3的匝数变少而使相间电压变低，但是在该情况下，制热中间条件(转速N1)下的相间电压也下降，接线的切换所带来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载条件有两个，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接线切换为三角形接线也需要弱磁场控制，因此仅仅从Y接线切换为三角形接线，无法得到充分的电动机效率的改善效果。

图47为针对Y接线和三角形接线分别示出电动机转矩与转速的关系的曲线图。在Y接线的情况下，如参照图42所说明的那样，相对于转速N的增加，电动机转矩为恒定，但是当开始弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。在三角形接线的情况下，在高于Y接线时(N11)的转速处开始弱磁场控制，而当开始弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。

图48为示出将线圈3的接线状态设为Y接线、调整匝数以使得在转速N11(比转速N1略低的转速)时线间电压达到逆变器最大输出电压、在高于转速N1的转速N0处从Y接线切换为三角形接线时的电动机转矩与转速的关系的曲线图。如图48所示，当转速达到转速N11而开始弱磁场控制时，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、进行了从Y接线向三角形接线的切换时，弱磁场控制暂时停止，因此电动机转矩上升。然而，当转速N进一步增加而开始弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。像这样，仅仅从Y接线切换为三角形接线，无法抑制特别是高转速区域中的电动机转矩的下降。

于是，本实施方式的驱动装置100除了由接线切换部60进行的对线圈3的接线状态的切换之外，还由转换器102切换母线电压。转换器102从电源101被供给电源电压(200V)，并将母线电压供给至逆变器103。期望的是转换器102由因电压上升(升压)而造成的损耗小的元件、例如SiC元件或GaN元件而构成。

具体而言，线圈3的接线状态为Y接线时的母线电压V1(第一母线电压)被设定为280V(DC)。与此相对，线圈3的接线状态为三角形接线时的母线电压V2(第二母线电压)被设定为390V(DC)。也就是说，三角形接线时的母线电压V2被设定为Y接线时的母线电压V1的1.4倍。此外，母线电压V2相对于母线电压V1为V2≥(

)×N2/N1即可。从转换器102被供给了母线电压的逆变器103将线间电压供给至线圈3。逆变器最大输出电压为母线电压的

图49为针对Y接线和三角形接线分别示出通过转换器102切换了母线电压时的线间电压与转速的关系的曲线图。如图49所示，线圈3的接线状态为Y接线时的线间电压(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时的线间电压(单点划线)最大为母线电压V2的

(即

)。

图50为示出进行了由接线切换部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时的线间电压与转速的关系的曲线图。如图50所示，在包括转速N1(制热中间条件)的转速区域中，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略低的转速N11处，线间电压达到逆变器最大输出(

)。由此开始弱磁场控制。

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接线切换为三角形接线。同时，转换器102将母线电压从V1升压至V2。通过升压，逆变器最大输出变为

在该时间点，由于相间电压低于逆变器最大输出，所以不进行弱磁场控制。

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)略低的转速N21处，线间电压达到逆变器最大输出(

)，从而开始弱磁场控制。此外，转速N21为比转速N2低5％的转速(即N21＝N2×0.95)。

在本实施方式中，如上所述，基于室内温度Ta和设定温度Ts的温度差ΔT与阈值ΔTr的比较结果，切换线圈3的接线状态。在转速N0处从Y接线向三角形接线的切换对应于图34的步骤S108和图36的步骤S131～S134所示的从Y接线向三角形接线的切换。

对该情况下的电动机效率的改善效果进行说明。图51为针对Y接线和三角形接线分别示出电动机效率与转速的关系的曲线图。在图51中，线圈3的接线状态为Y接线时的电动机效率(实线)与图45所示的Y接线下的电动机效率是同样的。另一方面，关于线圈3的接线状态为三角形接线时的电动机效率(单点划线)，由于转换器102的母线电压上升，因此高于图45所示的三角形接线下的电动机效率。

图52为示出进行了由接线切换部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时的电动机效率与转速的关系的曲线图。由于将线圈3的接线状态设为Y接线，设定匝数以使得在转速N11(比转速N1略低的转速)时线间电压达到逆变器最大输出电压，因此在包括转速N1的转速区域得到高的电动机效率。

当转速达到上述转速N11时，开始弱磁场控制，当进一步达到转速N0时，线圈3的接线状态从Y接线被切换为三角形接线，并且利用转换器102而母线电压上升。

由于母线电压上升而逆变器最大输出电压也上升，因此线间电压变得低于逆变器最大输出电压，其结果是弱磁场控制停止。由于弱磁场控制停止而因弱化电流引起的铜损减少，所以电动机效率上升。

而且，当转速N达到比转速N2(制热额定条件)略小的转速N21时，线间电压达到逆变器最大输出电压，开始弱磁场控制。虽然由于弱磁场控制开始而铜损增加，但是由于利用转换器102而母线电压上升，所以得到高的电动机效率。

即，如图52中实线所示，在转速N1(制热中间条件)和转速N2(制热额定条件)这双方得到高的电动机效率。

接下来，对电动机转矩的改善效果进行说明。图53为针对线圈3的接线状态为Y接线时和三角形接线时分别示出电动机转矩与转速的关系的曲线图。Y接线时的电动机转矩(实线)与图42是同样的。关于三角形接线时的电动机转矩(单点划线)，当在比转速N2(制热额定条件)略低的转速N21处开始弱磁场控制时，电动机转矩随着转速N的增加而下降。

图54为示出将线圈3的接线状态设为Y接线、调整匝数以使得在转速N11时线间电压达到逆变器最大输出电压、在转速N0(>N1)处从Y接线切换为三角形接线、还使母线电压升压时的电动机转矩与转速的关系的曲线图。如图54所示，在比转速N1(制热中间条件)略低的转速N11处开始弱磁场控制时，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接线被切换为三角形接线，并且母线电压上升。由于切换到三角形接线以及母线电压上升，线间电压变得低于逆变器最大输出电压，因此停止弱磁场控制。由此电动机转矩上升。之后，当在比转速N2(制热额定条件)略低的转速N21处开始弱磁场控制时，随着转速N的增加，电动机转矩下降。

像这样，在切换到三角形接线后，直到转速N达到转速N21(比转速N2略小的转速)为止，不进行弱磁场控制，因此在特别是包括转速N2(制热额定条件)的转速区域中，能够抑制电动机转矩的下降。

即，如图54中实线所示，在转速N1(制热中间条件)和转速N2(制热额定条件)这双方得到高的电动机转矩。也就是说，能够在空调机5的制热中间条件和制热额定条件这双方得到高的性能(电动机效率和电动机转矩)。

此外，当将转换器102的电压升压时，产生由于升压而造成的损耗，因此在对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，优选为将电源电压不进行升压地利用。电源101的电源电压为200V(有效值)，最大值为280V(

)。因此可以说在Y接线时的转换器102的母线电压(280V)与电源电压的最大值相同。

另外，也可以通过使电源电压升压或降压来进行对供给至逆变器103的母线电压的切换。

另外，在上述空调机5的运转控制中，在转速N1(制热中间条件)处设为Y接线，在转速N2(制热额定条件)处设为三角形接线，但是在具体的负载条件未确定的情况下，也可以将转速N1设为Y接线下运转的最大转速、将转速N2设为三角形接线下运转的最大转速来调整电压电平。这样进行控制也能够提高电动机1的效率。

如上述那样，在家庭用空调机5中，能够通过将转速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来提高电动机1的效率。

<本实施方式的效果>

如以上说明的那样，在本实施方式中，基于室内温度Ta来切换线圈3的接线状态，因此能够在短时间内切换接线状态。因此能够使压缩机41的运转状态迅速地应对例如像打开了房间的窗户的情况这样的空调机5的急剧的负载变动，从而能够提高舒适性。

另外，在切换线圈3的接线状态之前使电动机1的旋转停止，因此即使在接线切换部60由继电器触点构成的情况下，也能够确保接线切换动作的可靠性。

另外，在Y接线(第一接线状态)和线间电压比第一接线状态低的三角形接线(第二接线状态)之间切换线圈3的接线状态，因此能够选择与电动机1的转速相配的接线状态。

另外，在由室内温度传感器54检测出的室内温度Ta与设定温度Ts之差(温度差ΔT)的绝对值大于阈值ΔTr的情况下，将线圈3的接线状态切换为三角形接线(第二接线状态)，因此能够在空调负载大的情况下使电动机1的转速增加，从而产生高的输出。

另外，在温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下的情况下，将线圈3的接线状态切换为Y接线(第一接线状态)，因此能够提高空调负载低时的运转效率。

另外，在Y接线(第一接线状态)和三角形接线(第二接线状态)的各个接线状态下，根据电动机1的转速进行弱磁场控制，因此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，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，因此在接线状态的切换前后的任意状态下，都能够得到高的电动机效率和高的电动机转矩。

另外，如果除了室内温度Ta与设定温度Ts之差和阈值的比较之外，还将电动机1的转速与基准值相比较，基于该比较结果来切换线圈3的接线状态，则能够有效地抑制频繁地重复进行接线切换。

另外，如果除了室内温度Ta与设定温度Ts的比较之外，还将逆变器103的输出电压与基准值相比较，基于该比较结果来切换线圈3的接线状态，则能够有效地抑制频繁地重复进行接线切换。

另外，在控制装置50从遥控器55经由信号接收部56接收到运转停止信号的情况下，在线圈3的接线状态从Y接线被切换为三角形接线之后，控制装置50使空调机5的运转结束。在线圈3的接线状态已经为三角形接线的情况下，维持该接线状态。因此，在空调机5的运转开始时(启动时)，能够在线圈3的接线状态为三角形接线的状态下使空调机5开始运转。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调机5开始运转，能够使室内温度Ta迅速地接近设定温度Ts。

进而，根据本实施方式，通过以与线圈3的接线状态相适应的载频来驱动电动机1，能够提高电动机1的效率。

第1变形例.

接下来，对本实施方式的第1变形例进行说明。在上述的本实施方式中，将线圈的接线状态从Y接线切换为三角形接线的转速N0(即，温度差ΔT与阈值ΔTr变为相同时的转速)与从三角形接线切换为Y接线的转速N0(温度差)相同，但也可以为不同的转速。

图55(A)和(B)为示出进行了由接线切换部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时的电动机效率与转速的关系的曲线图。如图55(A)和(B)所示，将线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线的转速N4与从三角形接线切换为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和线圈3的接线状态的切换同时进行。即，在从Y接线切换为三角形接线的转速N4处，母线电压被升压。另一方面，在从三角形接线切换为Y接线的转速N5处，母线电压被降压。

例如，能够通过将图34的步骤S107的阈值ΔTr与步骤S108的阈值ΔTr设定为互不相同的值来执行这样的控制。在图55(A)和(B)所示的示例中，从Y接线切换为三角形接线的转速N4大于从三角形接线切换为Y接线的转速N5，但大小也可以相反。第1变形例中的其它动作和结构与上述的实施方式相同。

在该第1变形例中，也能够通过基于室内温度Ta来切换线圈3的接线状态，使压缩机41的运转状态迅速地应对于空调机5的急剧的负载变动。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，对本实施方式的第2变形例进行说明。在上述的实施方式中，在两个等级(V1/V2)之间切换转换器102的母线电压，但也可以如图56所示，在3个等级之间切换。

图56为示出在第2变形例中，进行了接线状态的切换和转换器102的母线电压的切换时的线间电压与转速的关系的曲线图。在图56的示例中，在与制热中间条件相当的转速N1(Y接线)处，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处，从Y接线切换为三角形接线，同时将母线电压升压至V2。

进而，在比转速N2高的转速N7处，接线状态保持不变，将转换器102的母线电压升压至V3。从该转速N7直到最高转速N8，转换器102的母线电压为V3。第2变形例中的其它动作和结构与本实施方式相同。

像这样，在第2变形例中，将转换器102的母线电压在V1、V2、V3这3个等级间切换，因此特别是在高旋转速度区域中，能够得到高的电动机效率和高的电动机转矩。

此外，母线电压的切换不限于两个等级或3个等级，也可以为4个等级以上。另外，在第1变形例(图55)中，也可以将转换器102的母线电压在3个等级以上间进行切换。

第3变形例.

接下来，对本实施方式的第3变形例进行说明。在上述的实施方式中，将线圈3的接线状态在Y接线与三角形接线之间切换。但也可以将线圈3的接线状态在作为第一接线状态的串联连接与作为第二接线状态的并联连接之间切换。

图57(A)和(B)为用于说明第3变形例的线圈3的接线状态的切换的示意图。在图57(A)中，三相的线圈3U、3V、3W通过Y接线来被接线。而且，线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc串联连接，线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc串联连接，线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc串联连接。即，在作为三相线圈的线圈3中，对于各相为串联接线。

另一方面，在图57(B)中，三相的线圈3U、3V、3W通过Y接线来被接线，而线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc并联连接，线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc并联连接，线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc并联连接。即，在作为三相线圈的线圈3中，针对各相为并联接线。图57(A)和(B)所示的线圈3的接线状态的切换能够通过例如对线圈3U、3V、3W的各线圈部分设置切换开关来实现。

在将在各相中并联连接的线圈部分的数量(即列数)设为n时，通过从串联连接(图57(A))切换为并联连接(图57(B))，线间电压下降至1/n倍。因而，在线间电压接近逆变器最高输出电压时，通过将线圈3的接线状态从串联连接切换为并联连接，能够将弱磁场的程度抑制为小(即，使弱化电流变小)。

作为性能改善的对象的负载条件有2个，在低速侧的转速N1和高速侧的转速N2满足(N2/N1)>n的情况下，由于仅将线圈3的接线状态从串联连接切换为并联连接，线间电压就变得大于逆变器最大输出电压，因此需要进行弱磁场控制。于是，如本实施方式中所说明的那样，在将线圈3的接线状态从串联连接切换为并联连接的同时，将转换器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区域，都得到高的电动机效率和高的电动机转矩。

图58(A)和(B)为用于说明第3变形例的其它结构例的示意图。在图58(A)中，三相的线圈3U、3V、3W通过三角形接线来被接线。而且，线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc串联连接，线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc串联连接，线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc串联连接。即，线圈3的各相的线圈部分串联连接。

另一方面，在图58(B)中，三相的线圈3U、3V、3W通过三角形接线来被接线，而线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc并联连接，线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc并联连接，线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc并联连接。即，线圈3的各相的线圈部分并联连接。

该情况也与图57(A)和(B)所示的示例同样地，在作为性能改善的对象的两个负载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57(A))切换为并联连接(图57(B))，同时将转换器102的母线电压升压。第3变形例中的其它动作和结构与本实施方式相同。只要升压后的母线电压V2相对于升压前的母线电压V1满足V2≥(V1/n)×N2/N1即可。

像这样，在第3变形例中，通过将转换器102的接线状态在串联连接与并联连接之间切换，能够将弱磁场的程度抑制为小，提高电动机效率。另外，通过使母线电压V1、V2和转速N1、N2满足V2≥(V1/n)×N2/N1，能够在转速N1、N2处得到高的电动机效率和电动机转矩。

此外，在第1变形例和第2变形例中，也可以切换串联连接(第一接线状态)和并联连接(第二接线状态)。

第4变形例.

在上述的实施方式中，将由室内温度传感器54检测出的室内温度Ta与设定温度Ts之差ΔT的绝对值和阈值ΔTr相比较，从而切换线圈3的接线状态和转换器102的母线电压，但也可以基于室内温度Ta来计算空调负载，基于空调负载来切换线圈3的接线状态和转换器102的母线电压。

图59为示出第4变形例的空调机的基本动作的流程图。步骤S101～S105与本实施方式相同。在步骤S104中启动了电动机1之后，如果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检测出的室内温度Ta与由遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT(步骤S201)，基于该温度差ΔT来计算空调负载(步骤S202)。

接下来，基于计算出的空调负载，判断线圈3是否需要从三角形接线切换到Y接线。即，判断是否线圈3的接线状态为三角形接线且在步骤S202中计算出的空调负载为阈值(空调负载的基准值)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载为阈值以下，则进行图35所示的步骤S121～S124的处理。在图35的步骤S121～S124中，如本实施方式中所说明的那样，进行从三角形接线向Y接线的切换和由转换器102进行的母线电压的降压。

在上述步骤S203中的比较结果为线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(为Y接线的情况)或空调负载大于阈值的情况(即不需要切换为Y接线的情况)下，进入步骤S204。

在步骤S204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接线且在步骤S202中计算出的空调负载大于阈值。

如果步骤S204中的比较结果是线圈3的接线状态为Y接线且空调负载大于阈值，则进行图36所示的步骤S131～S134的处理。在图36的步骤S131～S134中，如本实施方式中所说明的那样，进行从Y接线向三角形接线的切换和由转换器102进行的母线电压的升压。

在上述步骤S204中的比较结果为线圈3的接线状态不是Y接线的情况(为三角形接线的情况)或空调负载小于阈值的情况(即不需要切换为三角形接线的情况)下，返回步骤S105。接收到运转停止信号时的处理(步骤S109～S111)与本实施方式相同。第4变形例中的其它动作和结构与本实施方式相同。

像这样，在第4变形例中，基于室内温度Ta来计算空调负载，基于计算出的空调负载来切换线圈3的接线状态和转换器102的母线电压，因此能够使压缩机41的运转状态迅速地应对空调机5的负载变动，能够提高舒适性。

此外，在第1变形例、第2变形例和第3变形例中，也可以基于空调负载来进行线圈3的接线状态和转换器102的母线电压的切换。

第5变形例.

在上述的实施方式中，基于由室内温度传感器54检测出的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT来切换线圈3的接线状态和转换器102的母线电压，但也可以基于电动机1的转速来切换线圈3的接线状态和转换器102的母线电压。

图60为示出第5变形例的空调机的基本动作的流程图。步骤S101～S105与本实施方式相同。在步骤S104中启动了电动机1之后，如果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的电流传感器等来进行检测。

接下来，基于该电动机1的转速，判断线圈3是否需要从三角形接线切换到Y接线。即，判断是否线圈3的接线状态为三角形接线且电动机1的转速为阈值(转速的基准值)以下(步骤S302)。

在制热运转的情况下，期望步骤S302中所使用的阈值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(更期望为中间值)。另外，在制冷运转的情况下，期望步骤S302中所使用的阈值优选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(更期望为中间值)。

在例如冷冻能力6.3kW的家用空调机的情况下，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，因此期望步骤S302中所使用的阈值为作为转速N1与转速N2的中间值的60rps。

然而，电动机1的转速有可能产生变动。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了预先设定的时间。

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35所示的步骤S121～S124的处理。在图35的步骤S121～S124中，如本实施方式中所说明的那样，进行从三角形接线向Y接线的切换和转换器102的母线电压的降压。

在上述步骤S302中的比较结果为线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(为Y接线的情况)或电动机1的转速大于阈值的情况(即不需要切换为Y接线的情况)下，进入步骤S303。

在步骤S303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接线且电动机1的转速大于阈值。

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的转速大于阈值，则进行图36所示的步骤S131～S134的处理。在图36的步骤S131～S134中，如本实施方式中所说明的那样，进行从Y接线向三角形接线的切换和转换器102的母线电压的升压。

在上述步骤S303中的比较结果为线圈3的接线状态不是Y接线的情况(为三角形接线的情况)或电动机1的转速小于阈值的情况(即不需要切换为三角形接线的情况)下，返回步骤S105。接收到运转停止信号时的处理(步骤S109～S111)与本实施方式相同。第5变形例中的其它动作和结构与本实施方式相同。

像这样，在第5变形例中，通过基于电动机1的转速来切换线圈3的接线状态和转换器102的母线电压，能够得到高的电动机效率和高的电动机转矩。

此外，在第1变形例、第2变形例及第3变形例中，也可以基于电动机1的转速来进行线圈3的接线状态和转换器102的母线电压的切换。

此外在此，作为压缩机的一例对旋转式压缩机8进行了说明，但各实施方式的电动机也可以应用于旋转式压缩机8以外的压缩机。

以上所说明的各实施方式和各变形例中的特征能够互相适当地组合。

以上对本发明的优选的实施方式具体地进行了说明，但是本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种改良或变形。

Claims (15)

1.一种驱动装置，驱动具备线圈的永磁嵌入型电动机，具备：

接线切换部，将所述线圈的接线状态在第一接线状态与第二接线状态之间切换，其中在所述第二接线状态下使所述线圈的线间电压比所述第一接线状态降低；

逆变器，对所述线圈施加电压；以及

控制装置，控制用于对施加于所述线圈的所述电压的控制频率进行调整的所述逆变器的载频，

当所述线圈的接线状态为所述第一接线状态时，所述载频被设定为第一载频，

当所述线圈的接线状态为所述第二接线状态时，所述载频被设定为与所述第一载频不同的第二载频。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，

所述第一载频大于所述第二载频。

3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中，

对于所述逆变器使用碳化硅元件。

4.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中，

对于所述逆变器使用氮化镓元件。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的驱动装置，其中，

在所述接线切换部进行所述线圈的接线状态的切换时，所述控制装置控制所述逆变器以使得在所述切换完毕前所述永磁嵌入型电动机的旋转暂时停止。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的驱动装置，其中，

所述控制装置控制所述永磁嵌入型电动机再次驱动之后的所述载频，以使所述永磁嵌入型电动机再次驱动之后的所述载频与所述永磁嵌入型电动机暂时停止前的所述载频不同。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的驱动装置，其中，

所述控制装置逐级地切换所述第二载频。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的驱动装置，其中，

所述控制装置根据所述永磁嵌入型电动机的转速来切换所述第二载频。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的驱动装置，其中，

在所述线圈的接线状态从所述第一接线状态切换为所述第二接线状态之后，所述控制装置通过弱磁场控制来控制所述永磁嵌入型电动机的驱动。

10.根据权利要求9所述的驱动装置，其中，

当通过所述弱磁场控制来控制所述永磁嵌入型电动机时，所述控制装置使所述第二载频小于所述弱磁场控制开始前的所述第二载频。

11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的驱动装置，其中，

所述控制装置逐级地切换所述第一载频。

12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的驱动装置，其中，

所述控制装置根据所述永磁嵌入型电动机的转速来切换所述第一载频。

13.一种压缩机，具备：

永磁嵌入型电动机，具备线圈；

压缩机构，被所述永磁嵌入型电动机驱动；

接线切换部，将所述线圈的接线状态在第一接线状态与第二接线状态之间切换，其中在所述第二接线状态下使所述线圈的线间电压比所述第一接线状态降低；

逆变器，对所述线圈施加电压；以及

控制装置，控制用于对施加于所述线圈的所述电压的控制频率进行调整的所述逆变器的载频，

当所述线圈的接线状态为所述第一接线状态时，所述载频被设定为第一载频，

当所述线圈的接线状态为所述第二接线状态时，所述载频被设定为与所述第一载频不同的第二载频。

14.一种空调机，具备：

室内机；以及

室外机，连接于所述室内机，

其中，所述室内机和所述室外机中的至少一方具有驱动装置，该驱动装置驱动具备线圈的永磁嵌入型电动机，

所述驱动装置具有：

接线切换部，将所述线圈的接线状态在第一接线状态与第二接线状态之间切换，其中在所述第二接线状态下使所述线圈的线间电压比所述第一接线状态降低；

逆变器，对所述线圈施加电压；以及

控制装置，控制用于对施加于所述线圈的所述电压的控制频率进行调整的所述逆变器的载频，

当所述线圈的接线状态为所述第一接线状态时，所述载频被设定为第一载频，

当所述线圈的接线状态为所述第二接线状态时，所述载频被设定为与所述第一载频不同的第二载频。

15.一种永磁嵌入型电动机的驱动方法，为具备线圈的永磁嵌入型电动机的驱动方法，该驱动方法包括：

将所述线圈的接线状态在第一接线状态与第二接线状态之间切换的步骤，其中在所述第二接线状态下使所述线圈的线间电压比所述第一接线状态降低；

当所述线圈的接线状态为所述第一接线状态时，将用于对施加于所述线圈的电压的控制频率进行调整的逆变器的载频设定为第一载频的步骤；以及

当所述线圈的接线状态为所述第二接线状态时，将所述载频设定为与所述第一载频不同的第二载频的步骤。

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