CN110915129A - 电动机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动机驱动装置(100)能够切换电动机(3)的定子绕组的接线状态，其具备：三个继电器(11、12、13)，它们具有第一接点(41、42、43)、第二接点(51、52、53)以及接点板(21、22、23)，接点板的一方的端子与定子绕组中的任一相的定子绕组连接，接点板的另一方的端子与第一接点或者第二接点连接；和控制部(5)，其在接点板的另一方的端子与第一接点及第二接点的连接状态在全部三个继电器中不相同的情况下，控制三个继电器，以使连接状态在全部三个继电器中成为相同。

Description

电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及驱动构成为能够切换定子绕组的接线状态的电动机的电动机驱动装置。
背景技术
作为以往的电动机驱动装置存在以下的电动机驱动装置，即，在电动机启动时和运转频率为预先设定的值以下的状态下选择星形接线，在运转频率超过预先设定的值的状态下选择三角形接线，由此实现高效率化(专利文献1)。
在专利文献1中作为电动机驱动装置的一个方式，公开有使用三个C接点继电器并通过切换各C接点继电器的接点的状态来切换定子绕组的接线状态的结构。
专利文献1：日本特开2008-228513号公报
在上述以往的结构中，在继电器的接点板的切换中使用线圈，使电流在线圈中流动，由此使作为可动部的接点板移动。因此，在不能向一部分继电器的线圈供电的情况下，例如在发生了线圈的导线切断的情况下，不能使接点板移动，该继电器的接点板仅与任意一方的接点持续连接。即，即使伴随运转频率的变化而产生切换接线状态的必要性，且对各继电器的接点板进行了操作，一部分继电器的接点板的状态也不会变化。其结果，接线状态不属于星形接线以及三角形接线的任一个，从而存在不能进行正常的运转的问题。另外，即使是接点板本身发生故障而能够使电流在线圈中流动的状态，也不能使接点板移动，有可能不能正常地进行接线状态的切换。
发明内容
本发明是鉴于上述问题所做出的，目的在于获得一种能够提高电动机的动作的可靠性的电动机驱动装置。
为了解决上述的课题并实现目的，本发明的电动机驱动装置能够切换电动机的定子绕组的接线状态，其具备三个继电器，该三个继电器具有第一接点、第二接点以及接点板，接点板的一方的端子与定子绕组中的任一相的定子绕组连接，接点板的另一方的端子与第一接点或者第二接点连接。另外，电动机驱动装置具备控制部，该控制部在接点板的另一方的端子与第一接点及第二接点的连接状态在全部三个继电器中不相同的情况下，控制三个继电器以使连接状态在全部三个继电器中成为相同。
本发明的电动机驱动装置起到能够提高电动机的动作的可靠性的效果。
附图说明
图1是表示实施方式1的电动机驱动装置的结构例的图。
图2是表示实施方式1的电动机驱动装置切换电动机的定子绕组的接线状态的动作的一个例子的流程图。
图3是表示实施方式1的电动机驱动装置的另一结构例的图。
图4是表示实现实施方式1的电动机驱动装置的控制部的硬件的一个例子的图。
图5是表示实施方式2的电动机驱动装置的结构例的图。
图6是表示实施方式2的电动机驱动装置的另一结构例的图。
图7是表示实施方式3的电动机驱动装置的结构例的图。
图8是表示实施方式3的电动机驱动装置切换电动机的定子绕组的接线状态的动作的一个例子的流程图。
图9是表示实施方式4的电动机驱动装置切换电动机的定子绕组的接线状态的动作的一个例子的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式的电动机驱动装置进行详细地说明。另外本发明并不限定于该实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的电动机驱动装置的结构例的图。实施方式1的电动机驱动装置100具备：电容器1、变频器2、控制部5、状态检测部6、开关部9、接线状态切换部10以及电源30。
电容器1将从省略了图示的转换器等供给的直流电力保持为直流电压。变频器2通过脉宽调制将由电容器1保持的直流电压转换为交流电压，并将交流电压施加于驱动对象的电动机3。在此，电动机3构成为将三个定子绕组的两端一起设为打开状态，从而能够变更接线状态。另外在图1中，对于控制构成变频器2的各开关元件的控制电路省略记载。控制变频器2的开关元件的控制电路能够使用公知的电路。
控制部5通过控制开关部9而使后述的继电器11～13所具有的接点板动作，由此变更电动机3的定子绕组的接线状态。状态检测部6具备电流检测器61～63，使用这些电流检测器61～63来检测继电器11～13的接点板的状态。开关部9具备开关91～93，按照由控制部5进行的控制，进行开关91～93的开闭动作。另外，开关91～93的开闭动作同步进行。即，开关91～93在相同时刻从打开状态变化为关闭状态，另外，在相同的时刻从关闭状态变化为打开状态。
接线状态切换部10具备继电器11～13，将电动机3的定子绕组的接线状态在星形接线与三角形接线之间切换。继电器11～13是C接点继电器，具备：接点板，其一方的端子与定子绕组连接，另一方的端子与第一接点或者第二接点连接；和线圈，其用于使接点板动作。如图示那样，继电器11具备接点板21、接点41、51以及线圈31。接点板21在电流未在线圈31中流动的初始状态时与作为第一接点的接点41连接，在电流在线圈31中流动时与作为第二接点的接点51连接。同样，继电器12具备接点板22、接点42、52以及线圈32。接点板22在电流未在线圈32中流动的初始状态时与作为第一接点的接点42连接，在电流在线圈32中流动时与作为第二接点的接点52连接。继电器13具备接点板23、接点43、53以及线圈33。接点板23在电流未在线圈33中流动的初始状态时与作为第一接点的接点43连接，在电流在线圈33中流动时与作为第二接点的接点53连接。
电源30生成在继电器11～13分别具备的线圈31～33中流动的电流。另外，在上述的开关部9的开关91关闭时，电流在继电器11的线圈31中流动，在开关92关闭时，电流在继电器12的线圈32中流动，在开关93关闭时，电流在继电器13的线圈33中流动。电源30例如能够成为将由电容器1保持的直流电压转换为所希望的电压并赋予线圈31～33的电力转换电路。
电动机3的三个定子绕组的一方的端子与变频器2的三个输出端子分别连接，另一方的端子与三个继电器11、12、13的接点板21、22、23分别连接。接点41、42、43分别经由电流检测器61、62、63而与中性点端子4连接。接点51、52、53分别与变频器2的三个输出端子连接。
状态检测部6的电流检测器61的一方的端子与继电器11的接点41连接，另一方的端子与中性点端子4连接。在此，中性点端子4是电动机3的定子绕组为星形接线的情况下的中性点。另外，电流检测器62的一方的端子与继电器12的接点42连接，另一方的端子与中性点端子4连接。电流检测器63的一方的端子与继电器13的接点43连接，另一方的端子与中性点端子4连接。如上述那样，继电器11、12、13的接点板21、22、23与电动机3的三个定子绕组的一方的端子连接，因此在变频器2进行动作从而使电流在电动机3的定子绕组中流动的情况下，若继电器11的接点板21与接点41连接，则通过电流检测器61检测电流，若接点板21没有与接点41连接，则通过电流检测器61未检测到电流。另外，若继电器12的接点板22与接点42连接，则通过电流检测器62检测到电流，若接点板22没有与接点42连接，则通过电流检测器62未检测到电流。若继电器13的接点板23与接点43连接，则通过电流检测器63检测到电流，若接点板23没有与接点43连接，则通过电流检测器63未检测到电流。
因此，电流检测器61的检测结果表示继电器11的接点板21的状态、即接点板21是否与接点41连接的状态。在接点板21未与接点41连接的状态下，相当于接点板21与接点51连接的状态、和接点板21与接点41及接点51均未连接的状态。接点板21与接点41及接点51均未连接的状态，例如相当于在电流未在线圈31中流动时在接点板21与接点41之间夹有绝缘体的异物从而接点板21不能与接点41接触的状态、在电流在线圈31中流动时在接点板21与接点51之间夹有绝缘体的异物从而接点板21不能与接点51接触的状态等。同样，电流检测器62的检测结果表示继电器12的接点板22的状态，电流检测器63的检测结果表示继电器13的接点板23的状态。在此，在接点板21与接点41连接、接点板22与接点42连接、并且接点板23与接点43连接的情况下，电动机3的定子绕组为星形接线。另一方面，在接点板21与接点51连接、接点板22与接点52连接、并且接点板23与接点53连接的情况下，电动机3的定子绕组为三角形接线。另外在以下的说明中，将各继电器中的接点板与第一接点及第二接点的连接状态称为“内部状态”。
接下来，对电动机驱动装置100切换电动机3的定子绕组的接线状态的动作进行说明。图2是表示电动机驱动装置100切换电动机3的定子绕组的接线状态的动作的一个例子的流程图。图2所示的各步骤的处理由控制部5执行。
按照图2所示的流程图的动作，伴随变频器2开始生成向电动机3施加的交流电压而开始。在此在动作开始的时刻，是开关91～93打开的状态，并且继电器11、12、13的接点板21、22、23分别与接点41、42、43连接。即，电动机3的定子绕组为星形接线。
电动机驱动装置100若开始向电动机3施加交流电压的动作，则首先确认电动机3的运转频率是否大于预先设定的阈值(步骤S11)。在此，在能够将定子绕组的接线状态在星形接线与三角形接线之间切换的电动机中，在运转频率较低的状态下，设为星形接线能够更有效地运转，另外，在运转频率超过一定的值的状态下，设为三角形接线能够更有效地运转。因此，在能够将定子绕组的接线状态在星形接线与三角形接线之间切换的电动机中，在运转开始时选择星形接线，在运转频率超过某个一定的值的状态下选择三角形接线，由此能够实现有效的运转。步骤S11是控制部5判断是否需要将接线状态切换为三角形接线的处理。运转频率例如能够基于安装于电动机3的旋转速度检测器(未图示)检测出的旋转速度来计算。用于与运转频率比较的阈值，只要设定在将电动机3的定子绕组设为星形接线的状态下的运转效率、与在设为三角形接线的状态下的运转效率的大小关系反转的运转频率即可。
在运转频率为阈值以下的情况下(步骤S11：否)，电动机驱动装置100反复进行步骤S11的处理。在运转频率大于阈值的情况下(步骤S11：是)，电动机驱动装置100开始向继电器11～13供电(步骤S12)。具体而言，控制部5控制开关91～93使开关91～93成为关闭状态，从而开始向继电器11～13的线圈31～33的每一个供电。伴随于此，通过线圈31～33产生磁力使继电器11～13的接点板21～23移动。其结果，接点板21与接点51连接，接点板22与接点52连接，并且接点板23与接点53连接。即，电动机3的定子绕组的接线状态切换为三角形接线。
接下来，电动机驱动装置100确认继电器11～13的内部状态(步骤S13)。在该步骤S13中，控制部5基于状态检测部6的电流检测器61～63的电流检测结果，判定继电器11～13的接点板21～23与两个接点中的哪一个连接。具体而言，在电流检测器61检测到电流的情况下，控制部5判断为继电器11的接点板21与接点41连接，在电流检测器62检测到电流的情况下，判断为继电器12的接点板22与接点42连接，在电流检测器63检测到电流的情况下，判断为继电器13的接点板23与接点43连接。另外，在电流检测器61未检测到电流的情况下，控制部5判断为继电器11的接点板21与接点51连接、或者接点板21与接点41及接点51均未连接。电流检测器62、63未检测到电流的情况也同样。
接下来，电动机驱动装置100确认全部继电器11～13是否为相同的内部状态(步骤S14)。
在全部继电器11～13为相同的内部状态的情况下(步骤S14：是)，电动机驱动装置100确认电动机3的运转频率是否为预先设定的阈值以下(步骤S16)。该步骤S16是与上述的步骤S11相反的处理，即，是控制部5判断是否需要将定子绕组的接线状态切换为星形接线的处理。另外，在步骤S16中使用的阈值可以与在步骤S11中使用的阈值相同，也可以不同。在为与步骤S11不同的阈值的情况下，使在步骤S16中使用的阈值小于在步骤S11中使用的阈值。
在运转频率大于阈值的情况下(步骤S16：否)，电动机驱动装置100返回步骤S13并继续动作。
在运转频率为阈值以下的情况下(步骤S16：是)，电动机驱动装置100停止向继电器11～13供电(步骤S17)。具体而言，控制部5控制开关91～93并使开关91～93处于打开状态，从而停止向继电器11～13的线圈31～33的每一个的供电。伴随于此，不通过线圈31～33产生磁力，继电器11～13的接点板21～23移动。其结果，接点板21与接点41连接，接点板22与接点42连接，并且接点板23与接点43连接。即，电动机3的定子绕组的接线状态切换为星形接线。电动机驱动装置100在执行步骤S17后返回步骤S11并继续动作。
另一方面，在全部继电器11～13不为相同的内部状态的情况下，即，在继电器11～13的一部分的继电器的内部状态与其余继电器的内部状态不同的情况下(步骤S14：否)，电动机驱动装置100停止向继电器11～13供电(步骤S15)。其结果，与执行了步骤S17的情况同样，电动机3的定子绕组切换为星形接线。电动机驱动装置100在执行了步骤S15后结束切换定子绕组的接线状态的动作、即结束按照图2所示的流程图的动作，在保持将电动机3的定子绕组设为星形接线的状态下继续运转。步骤S14的判定为“否”是在继电器11～13的任意一个中由于线圈的导线断线等理由，继电器的内部状态与其他继电器的内部状态不一致的情形。在该情况下，电动机3的定子绕组的接线状态是不属于星形接线及三角形接线的任一个的状态，不希望在该状态下继续电动机3的运转。因此，电动机驱动装置100执行步骤S15并停止向继电器11～13供电，使全部继电器11～13成为相同的内部状态。电动机驱动装置100在执行了步骤S15后，即使运转频率超过阈值，也不将电动机3的定子绕组从星形接线切换为三角形接线，但能够继续电动机3的运转。即，即使在具备用于切换电动机3的定子绕组的接线状态的继电器11～13的接线状态切换部10发生了故障的情况下，电动机驱动装置100也能够使电动机3的运转继续。
另外也可以构成为：在执行了步骤S15后，再次执行与步骤S13和S14同样的处理并确认继电器11～13的内部状态是否为相同，若相同，则继续电动机3的运转，若不相同，则停止电动机3的运转。此时，也可以利用省略了图示的通知机构来通知利用者发生了故障。
另外，在上述说明中，在执行步骤17后返回步骤S11，但也可以在执行了步骤S17后，执行与步骤S13同样的处理并确认各继电器的内部状态。在该情况下，若全部继电器11～13的内部状态相同，则电动机驱动装置100返回步骤S11并继续动作。另一方面，在继电器11～13的一部分的继电器的内部状态与其余继电器的内部状态不同的情况下，电动机驱动装置100再次开始向继电器11～13供电，并使电动机3的定子绕组返回至三角形接线。其后，与执行了上述步骤S15的情况同样，结束切换定子绕组的接线状态的动作。由此，即使在继电器11～13的接点板21～23的任一个发生故障而在固定于变频器2的输出端子侧的状态下不能移动的情况下，也能够检测到这一情况并且控制部5以使继电器11～13的接点板21～23的状态一致的方式进行控制，从而能够将电动机3的定子绕组固定于三角形接线并继续运转。
在电动机驱动装置100中构成为在中性点端子4与继电器11～13的每一个之间具备电流检测器61～63，但也可以构成为在变频器2的输出端子与继电器11～13的每一个之间具备电流检测器。在图3中示出该情况下的电动机驱动装置的结构例。图3是表示实施方式1的电动机驱动装置的另一结构例的图。图3所示的电动机驱动装置100a具备状态检测部6a来代替电动机驱动装置100的状态检测部6。
状态检测部6a具备具有与上述的电流检测器61～63相同的功能的电流检测器64～66。电流检测器64设置于变频器2的输出端子与继电器11的接点51之间。另外，电流检测器65设置于变频器2的输出端子与继电器12的接点52之间，电流检测器66设置于变频器2的输出端子与继电器13的接点53之间。在继电器11的接点板21与接点51连接的情况下，电流检测器64检测到电流，在继电器12的接点板22与接点52连接的情况下，电流检测器65检测到电流，在继电器13的接点板23与接点53连接的情况下，电流检测器66检测到电流。
在为电动机驱动装置100a的情况下，也能够以与电动机驱动装置100同样的顺序将电动机3的定子绕组的接线状态在星形接线与三角形接线之间切换，另外，即使在具备继电器11～13的接线状态切换部10发生了故障的情况下，也能够继续电动机3的运转。
另外，也可以构成为除了电流检测器64～66以外还具备图1所示的电流检测器61～63。若是该结构，则能够正确地检测星形接线与三角形接线双方的连接状态，控制部5能够更正确地进行能够实现电动机3的运转的定子绕组的切换。
接下来，对实现电动机驱动装置100和100a的控制部5的硬件进行说明。电动机驱动装置100和100a的控制部5能够使用图4所示的处理电路200来实现。
处理电路200包括通用的处理器201和存储器202，存储器202存储用于处理器201作为控制部5进行动作的程序。即，通过处理器201从存储器202读取并执行用于作为控制部5进行动作的程序，从而能够实现控制部5。存储器202也保持用于作为控制部5进行动作的处理器201控制开关部9的开关91～93所需要的阈值等信息。在此，处理器201是CPU(也称为Central Processing Unit-中央处理器、中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、处理器、DSP(Digital Signal Processor-数字信号处理器))、系统LSI(LargeScale Integration-大规模集成)等。存储器202是RAM(Random Access Memory-随机存储器)、ROM(Read Only Memory-只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable ReadOnly Memory-可擦可编程只读存储器)、EEPROM(注册商标)(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory-带电可擦可编程只读存储器)等非易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、光碟、迷你光碟或者DVD(Digital Versatile Disc-数字多功能光盘)等。
另外，控制部5也能够由单一电路、复合电路、程序化后的处理器、并行程序化后的处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit-专用集成电路)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array-现场可编程逻辑门阵列)、或者将它们组合而成的电路之类的专用的硬件来实现。
如以上那样，本实施方式的电动机驱动装置具备：三个继电器，它们切换电动机的定子绕组的接线状态；三个电流检测器，它们用于检测各继电器的内部状态；以及控制部，其在电流检测器的检测结果不一致的情况下，停止向使各继电器的接点板动作的线圈供电并使线圈的内部状态一致。由此，即使在不能向一部分的继电器的线圈供电的情况下，也能够使各继电器的内部状态一致并继续电动机的运转，从而能够提高动作的可靠性。
实施方式2
图5是表示实施方式2的电动机驱动装置的结构例的图。实施方式2的电动机驱动装置100b是具备状态检测部7来代替图1所示的电动机驱动装置100的状态检测部6，并且将控制部5变为控制部5b的结构。状态检测部7和控制部5b以外的结构要素与电动机驱动装置100的标注了相同的附图标记的结构要素相同。在本实施方式中对与实施方式1的电动机驱动装置100不同的部分进行说明。
状态检测部7具备电流检测器71～73，使用这些电流检测器71～73来检测继电器11～13的接点的状态。电流检测器71的一方的端子与继电器11的线圈31连接，另一方的端子与开关91连接。电流检测器71检测在线圈31中流动的电流。电流检测器72的一方的端子与继电器12的线圈32连接，另一方的端子与开关92连接。电流检测器72检测在线圈32中流动的电流。电流检测器73的一方的端子与继电器13的线圈33连接，另一方的端子与开关93连接。电流检测器73检测在线圈33中流动的电流。
在电流检测器71检测到电流的情况下，即，在电流在线圈31中流动的情况下，成为继电器11的接点板21与接点51连接的状态。同样，在电流检测器72检测到电流的情况下，成为继电器12的接点板22与接点52连接的状态。在电流检测器73检测到电流的情况下，即，在电流在线圈33中流动的情况下，成为继电器13的接点板23与接点53连接的状态。
控制部5b基于电流检测器71～73的检测结果来控制开关91～93。控制部5b的动作除了使用电流检测器71～73的检测结果进行控制这点之外，与在实施方式1中说明的控制部5的动作相同。图1所示的电流检测器61～63的检测结果和电流检测器71～73的检测结果均伴随继电器11～13的内部状态的变化而变化。因此，控制部5b的动作能够成为与控制部5同样的动作。对于控制部5b的动作的详细情况省略说明。
这样，即使在构成为具备对在各继电器的线圈中流动的电流进行检测的电流检测器的情况下，也能够把握各继电器的内部状态，也能够进行与实施方式1的电动机驱动装置100、100a相同的控制。因此，能够实现可以获得与实施方式1相同的效果的电动机驱动装置。
另外，在为图6所示的结构、具体而言将电动机驱动装置100b的电流检测器71～73替换为电流检测器74并且将控制部5b替换为控制部5c的结构的电动机驱动装置100c的情况下，也能够实现同样的动作，从而获得同样的效果。图6是表示实施方式2的电动机驱动装置的另一结构例的图。
在图6所示的电动机驱动装置100c中，电流检测器74检测从电源30向继电器11、12、13的线圈31、32、33流动的电流。
控制部5c基于电流检测器74的检测结果控制开关91～93。具体而言，当在电流检测器74中的电流值大于零并且小于阈值的情况下，控制部5c判断为相当于继电器11～13的内部状态不一致的情况、即相当于图2所示的流程图的步骤S14的判定为“否”的情况。用于该判定的阈值基于电流在全部线圈31～33中流动的情况下的电流值，设定为小于该电流值的值。例如，当电流在全部线圈31～33中流动的情况下由电流检测器74检测的电流值为3I的情况下，设定使“2I＜阈值＜3I”的关系成立的阈值。
实施方式3
图7是表示实施方式3的电动机驱动装置的结构例的图。实施方式3的电动机驱动装置100d是将图5所示的电动机驱动装置100b的接线状态切换部10变成接线状态切换部10d，并且将控制部5b变成控制部5d的结构。接线状态切换部10d和控制部5d以外的结构要素与电动机驱动装置100b的标注了相同的附图标记的结构要素相同。在本实施方式中对与实施方式2的电动机驱动装置100b不同的部分进行说明。
接线状态切换部10d具备继电器11d、12d以及13d。这些继电器11d、12d以及13d是与在实施方式1中说明的继电器11、12以及13相同的结构，但接点的连接对象不同。具体而言，继电器11d的接点41与变频器2的输出端子连接，接点51与中性点端子4连接。另外，继电器12d的接点42与变频器2的输出端子连接，接点52与中性点端子4连接，继电器13d的接点43与变频器2的输出端子连接，接点53与中性点端子4连接。
对于电动机驱动装置100d而言，在电流未在继电器11d、12d、13d的线圈31、32、33中流动的初始状态时，电动机3的定子绕组的接线状态为三角形接线，在电流在线圈31、32、33中流动的状态时，电动机3的定子绕组的接线状态为星形接线。
控制部5d基于电流检测器71～73的检测结果，控制开关91～93。
接下来，对电动机驱动装置100d切换电动机3的定子绕组的接线状态的动作进行说明。图8是表示实施方式3的电动机驱动装置100d切换电动机3的定子绕组的接线状态的动作的一个例子的流程图。图8所示的各步骤的处理由控制部5d执行。
按照图8所示的流程图的动作，伴随变频器2开始生成施加于电动机3的交流电压而开始。在此，在动作开始的时刻，为打开开关91～93的状态，继电器11d、12d、13d的接点板21、22、23分别与接点41、42、43连接。即，电动机3的定子绕组为三角形接线。
电动机驱动装置100d若开始向电动机3施加交流电压的动作，则开始向继电器11d～13d供电(步骤S21)。具体而言，控制部5d控制开关91～93使开关91～93变为关闭状态，从而开始向继电器11d～13d的线圈31～33的每一个供电。伴随于此，通过线圈31～33产生磁力使继电器11d～13d的接点板21～23移动。其结果，接点板21与接点51连接，接点板22与接点52连接，并且接点板23与接点53连接。即，电动机3的定子绕组的接线状态切换为星形接线。
接下来，电动机驱动装置100d确认继电器11d～13d的内部状态(步骤S22)。在该步骤S22中，控制部5d基于状态检测部7的电流检测器71～73的电流检测结果，判定继电器11d～13d的接点板21～23与两个接点的哪一个连接。具体而言，在电流检测器71检测到电流的情况下，控制部5d判断为继电器11d的接点板21与接点51连接，在电流检测器72检测到电流的情况下，判断为继电器12d的接点板22与接点52连接，在电流检测器73检测到电流的情况下，判断为继电器13d的接点板23与接点53连接。
接下来，电动机驱动装置100d确认全部继电器11d～13d是否为相同的内部状态(步骤S23)。
在全部继电器11d～13d为相同的内部状态的情况下(步骤S23：是)，电动机驱动装置100d确认电动机3的运转频率是否大于预先设定的阈值(步骤S25)。该步骤S25是控制部5d判断是否需要将接线状态切换为三角形接线的处理。使用的阈值与在图2所示的步骤S11中使用的阈值相同。
在运转频率为阈值以下的情况下(步骤S25：否)，电动机驱动装置100d返回步骤S22并继续动作。在运转频率大于阈值的情况下(步骤S25：是)，电动机驱动装置100d停止向继电器11d～13d供电(步骤S26)。具体而言，控制部5d控制开关91～93使开关91～93变为打开状态，从而停止向继电器11d～13d的线圈31～33的每一个供电。伴随于此，不通过线圈31～33产生磁力，从而继电器11d～13d的接点板21～23移动。其结果，接点板21与接点41连接，接点板22与接点42连接，并且接点板23与接点43连接。即，电动机3的定子绕组的接线状态切换为三角形接线。
接下来，电动机驱动装置100d确认电动机3的运转频率是否为预先设定的阈值以下(步骤S27)。该步骤S27是与上述的步骤S25相反的处理，即，是控制部5d判断是否需要将定子绕组的接线状态切换为星形接线的处理。使用的阈值与在图2所示的步骤S16中使用的阈值相同。
在运转频率大于阈值的情况下(步骤S27：否)，电动机驱动装置100d反复进行步骤S27的处理。
在运转频率为阈值以下的情况下(步骤S27：是)，电动机驱动装置100d返回步骤S21并继续动作。
另一方面，在全部继电器11d～13d不是相同的内部状态、即在继电器11d～13d的一部分的继电器的内部状态与其余的继电器的内部状态不同的情况下(步骤S23：否)，电动机驱动装置100d停止向继电器11d～13d供电(步骤S24)。其结果，与执行了步骤S26的情况同样，电动机3的定子绕组切换为三角形接线。电动机驱动装置100d在执行了步骤S24后，结束切换定子绕组的接线状态的动作、即结束按照图8所示的流程图的动作，在保持将电动机3的定子绕组设为三角形接线的状态下继续运转。步骤S23的判定为“否”，是在继电器11d～13d的任意一个中由于线圈的导线断线等原因，继电器的内部状态与其他继电器的内部状态不一致的情形。在该情况下，电动机3的定子绕组的接线状态是不属于星形接线与三角形接线的任一方的状态，不希望在该状态下使电动机3的运转继续。因此，电动机驱动装置100d执行步骤S24并停止向继电器11d～13d供电，从而使全部继电器11d～13d变为相同的内部状态。电动机驱动装置100d在执行步骤S24后，即使运转频率超过阈值，也不将电动机3的定子绕组从三角形接线切换为星形接线，但能够继续电动机3的运转。即，即使在具备用于切换电动机3的定子绕组的接线状态的继电器11d～13d的接线状态切换部10d发生了故障的情况下，电动机驱动装置100d也能够继续电动机3的运转。
在上述的实施方式1、2的电动机驱动装置中，在一部分继电器的内部状态与其他继电器的内部状态不同的情况下、即在检测到使电流不向一部分继电器的线圈流动的状态的情况下，不将电动机3的定子绕组变为星形接线并停止运转，而是继续进行运转。在星形接线下的运转存在以下问题：虽然能够在运转频率低的区域中进行高效率的运转，然而在运转频率高的区域中效率显著降低，此外还存在在高转矩状态下容易导致不稳定动作和失调的问题。与此相对，在本实施方式的电动机驱动装置100d中，在判断为一部分继电器的内部状态与其他继电器的内部状态不同的情况下，将电动机3的定子绕组设为三角形接线并继续进行运转。因此虽然在运转频率较低的区域中的运转中效率降低，但是难以产生在高转矩状态下的不稳定动作和失调，从而即使在高速区域中也能够稳定地进行运转。
实施方式4
在实施方式1～3中说明的各电动机驱动装置中，使用单稳态继电器作为继电器11、12、13、11d、12d、13d。与此相对，本实施方式的电动机驱动装置将在实施方式1～3中说明的各电动机驱动装置的继电器11、12、13、11d、12d、13d设为双稳态继电器。本实施方式的电动机驱动装置除了将所使用的继电器从单稳态继电器变更为双稳态继电器这点外，与在实施方式1～3中说明的各电动机驱动装置相同，因此仅对与双稳态继电器相关的动作进行说明。
在继电器11、12、13为单稳态继电器的情况下，在将接点板21、22、23与接点51、52、53连接时，需要使电流持续流向线圈31、32、33。即，在电流在线圈31、32、33中流动的期间将接点板21、22、23与接点51、52、53连接，在电流不在线圈31、32、33中流动的期间将接点板21、22、23与接点41、42、43连接。因此在实施方式1、2中说明的电动机驱动装置100、100a、100b、100c的情况下，在将电动机3的定子绕组设为三角形接线进行运转的期间，使电流持续在线圈31、32、33中流动，从而在线圈31、32、33中的耗电量增大成为课题。同样，在实施方式3中说明的电动机驱动装置100d的情况下，在将电动机3的定子绕组设为星形接线进行运转的期间，使电流持续流向线圈31、32、33，从而在线圈31、32、33中的耗电量增大成为课题。
与此相对，在本实施方式的电动机驱动装置中，如上述那样，代替单稳态继电器而使用双稳态继电器。在切换接点板的连接对象的接点的情况下，双稳态继电器只要使电流仅在预先设定的一定时间流动即可，无需为了维持连接状态而使电流持续流动。例如在上述的继电器11为双稳态继电器的情况下，为了从接点板21与接点41连接的状态向与接点51连接的状态切换，只要关闭开关91一定时间并使电流在线圈31中流动即可，即使当在经过一定时间后打开开关91而成为不使电流在线圈31中流动的状态下，也能够维持接点板21与接点51连接的状态。从接点板21与接点51连接的状态切换为与接点41连接的状态的情况也同样，只要关闭开关91一定时间并使电流在线圈31中流动即可。
对使在实施方式1中说明的电动机驱动装置100的继电器11、12、13为双稳态继电器的情况下的电动机驱动装置100的动作、具体而言，对电动机驱动装置100切换电动机3的定子绕组的接线状态的动作进行说明。在此对与实施方式1不同的部分的动作进行说明。
图9是表示实施方式4的电动机驱动装置100切换电动机3的定子绕组的接线状态的动作的一个例子的流程图。图9所示的流程图将图2所示的流程图的步骤S12、S15以及S17分别替换为步骤S32、S35以及S37，并且增加了步骤S38和S39。
对与实施方式1不同的步骤S32、S35、S37、S38以及S39的处理进行说明。在步骤S32、S35以及S37中，电动机驱动装置100向继电器11～13供电一定时间。
电动机驱动装置100在执行了步骤S37后，确认各继电器的内部状态(步骤S38)，进而确认全部继电器11～13是否为相同的内部状态(步骤S39)。该步骤S38、S39是与步骤S13、S14相同的处理。在全部继电器11～13为相同的内部状态的情况下(步骤S39：是)，电动机驱动装置100返回步骤S11继续进行动作。在全部继电器11～13不是相同的内部状态的情况下，即，在继电器11～13的一部分的继电器的内部状态与其余的继电器的内部状态不同的情况下(步骤S39：否)，电动机驱动装置100执行步骤S35。
在此，在继电器11～13的一部分继电器的内部状态与其余的继电器的内部状态不同的状态下执行步骤S35，但此时对于由于断线等原因而不能使电流在线圈中流动的状态的继电器，不切换接点板的连接对象。另一方面，对于能够使电流在线圈中流动的其他继电器，切换接点板的连接对象。因此在执行了步骤S35后，继电器11～13的内部状态变为相同，电动机3的定子绕组变为星形接线或者三角形接线。因此即使在继电器11～13的一部分发生故障从而变为不能切换接点板的状态的状态的情况下，电动机驱动装置100也能够继续电动机3的运转。
对使电动机驱动装置100的继电器11～13为双稳态继电器的情况下的动作例进行了说明，但将电动机驱动装置100a、100b、100c的继电器11～13设为双稳态继电器的情况下的动作也同样。
另外，在使电动机驱动装置100d的继电器11d～13d为双稳态继电器的情况下，只要将图8所示的流程图的步骤S21、S24以及S26的处理替换为向继电器11d～13d供电一定时间的处理等即可。在该情况下，电动机驱动装置100d在执行了代替步骤S26的处理、即“向继电器11d～13d供电一定时间的处理”后，确认全部继电器11d～13d是否为相同的内部状态。而且在继电器11d～13d的内部状态相同的情况下，电动机驱动装置100d执行步骤S27。在继电器11d～13d的内部状态不相同的情况下，电动机驱动装置100d向继电器11d～13d供电一定时间后，结束切换电动机3的定子绕组的接线状态的动作。即，电动机驱动装置100d向继电器11d～13d供电一定时间并操作了接点板21～23后，确认各继电器的内部状态，在内部状态不相同的情况下，执行使各继电器的内部状态相同的处理，并结束切换电动机3的定子绕组的接线状态的动作。
以上的实施方式所示的结构是表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知的技术组合，在不脱离本发明的主旨的范围内，也能够省略、变更结构的一部分。
附图标记说明
1…电容器；2…变频器；3…电动机；4…中性点端子；5、5b、5c、5d…控制部；6、6a、7…状态检测部；9…开关部；10、10d…接线状态切换部；11、11d、12、12d、13、13d…继电器；21、22、23…接点板；30…电源；31、32、33…线圈；41、42、43、51、52、53…接点；61、62、63、71、72、73、74…电流检测器；91、92、93…开关；100、100a、100b、100c、100d…电动机驱动装置。

Claims (10)

1.一种电动机驱动装置，能够切换电动机的定子绕组的接线状态，其特征在于，具备：
三个继电器，它们具有第一接点、第二接点以及接点板，所述接点板的一方的端子与所述定子绕组中的任一相的所述定子绕组连接，所述接点板的另一方的端子与所述第一接点或者所述第二接点连接；和
控制部，其在所述接点板的所述另一方的端子与所述第一接点及所述第二接点的连接状态在全部所述三个继电器中不相同的情况下，控制所述三个继电器以使所述连接状态在全部所述三个继电器中成为相同。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
在所述连接状态在全部所述三个继电器中不相同的情况下，所述控制部控制所述三个继电器，以使所述接点板的位置成为初始状态。
3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，
在所述三个继电器的全部的所述接点板的位置为初始状态的情况下，所述接线状态为星形接线，在所述三个继电器的全部的所述接点板的位置不是初始状态的情况下，所述接线状态成为三角形接线。
4.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，
在所述三个继电器的全部的所述接点板的位置为初始状态的情况下，所述接线状态为三角形接线，在所述三个继电器的全部的所述接点板的位置不是初始状态的情况下，所述接线状态成为星形接线。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述控制部基于向所述三个继电器各自的所述第一接点流动的电流的值，判定所述连接状态在全部所述三个继电器中是否相同。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述控制部基于向所述三个继电器各自的所述第二接点流动的电流的值，判定所述连接状态在全部所述三个继电器中是否相同。
7.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述控制部基于向所述三个继电器分别具有的用于使所述接点板动作的线圈流动的电流的值，判定所述连接状态在全部所述三个继电器中是否相同。
8.根据权利要求7所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述控制部基于流向所述三个继电器的各自的所述线圈的电流的合计值，判定所述连接状态在全部所述三个继电器中是否相同。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
在所述连接状态在全部所述三个继电器中为相同状态的情况下，所述控制部每当所述电动机的运转频率与阈值的大小关系变化时，控制所述三个继电器进行将所述接线状态在星形接线与三角形接线之间切换的切换控制，在检测到所述连接状态在全部所述三个继电器中不相同的状态后，停止所述切换控制。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
使所述继电器为双稳态继电器。
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