JP2009278857A - インバータ装置，モータ駆動システム，洗濯機及び空調機 - Google Patents

Abstract

【課題】電源から通常得られる電圧よりも高い電圧で、永久磁石モータに増減磁電流を供給可能なインバータ装置を提供する。
【解決手段】マイコン９は、充電手段により昇圧させた直流電圧に基づきインバータ回路６を介してモータの固定子巻線７ａ〜７ｃ巻線に通電を行い、回転子を構成する永久磁石７ｐ〜７ｓを増磁又は減磁させる。その場合、直流電圧源５１を、交流電源１の一端に接続されるリアクトル２と、ダイオード３ａ〜３ｄを有してコンデンサ４及び５と共に構成される倍電圧整流回路を備え、リアクトル２と整流回路の入力端子との共通接続点と交流電源１の他端との間に配置されるスイッチ回路８をスイッチング制御して、コンデンサ４及び５を充電し直流電圧を昇圧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、着磁量を変更可能な程度に低保磁力である永久磁石が回転子に配置される永久磁石モータを駆動するインバータ装置，及び前記永久磁石モータと前記インバータ装置とで構成されるモータ駆動システム，洗濯機及び空調機に関する。

近年、消費電力の低減を目的として、永久磁石モータをインバータ装置によりベクトル制御して、低速から高速まで可変速運転する技術が普及している。また、特許文献１には、可変速運転範囲の全体に亘ってモータ効率を向上させることができ、信頼性の向上を実現する永久磁石式モータとして、以下のような構成が開示されている。当該モータは、巻線を設けた固定子と、固定子巻線の電流で作る磁界により不可逆的に磁束密度が変化する程度の低保磁力の永久磁石と、前記低保磁力の２倍以上の保磁力を有する高保磁力の永久磁石を配置した回転子から構成されている。そして、電源電圧の最大電圧以上となる高速回転運転を行う場合は、低保磁力の永久磁石と高保磁力の永久磁石による全鎖交磁束が減じるように、電流による磁界で低保磁力の永久磁石を磁化させて全鎖交磁束量を調整することを可能としている。
特開２００６−２８０１９５号公報

特許文献１に開示されているように、モータの固定子巻線に通電した電流に基づき発生させた磁界によって低保磁力永久磁石の全鎖交磁束量を調整（増減磁）するには、モータ定格の数倍以上となる電流を通電する必要があり、インバータ装置がこの電流を発生するためには、電源から得られる電圧では不足する場合がある。
例えば端子間での巻線抵抗が１０Ωのモータに対して定格電流が１０Ａで、増減磁に必要な電流が１０Ａの場合、２００Ｖ系のインバータ装置であれば（１０×１０＝）１００Ｖ以上を供給できるため、必要な増減磁制御を十分に実行可能である。しかしながら、増減磁に必要な電流が３０Ａになる場合には（１０×３０＝）３００Ｖの供給が要求され、２００Ｖ系のインバータ装置であっても不十分となる。そのため、より高電圧の電源を用いたインバータ装置が必要となり、コストの増加が問題となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源から通常得られる電圧よりも高い電圧で、永久磁石モータに増減磁電流を供給可能なインバータ装置，及び前記永久磁石モータと前記インバータ装置とで構成されるモータ駆動システム，また、そのシステムを備えてなる洗濯機及び空調機を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のインバータ装置は、着磁量を変更可能な程度に低保磁力である永久磁石が回転子に配置される永久磁石モータを駆動するものにおいて、
電源に、ダイオードを介して接続されるコンデンサを有する直流電圧源と、
この直流電圧源と前記モータの巻線との間に接続され、複数の半導体スイッチング素子を複数相接続して構成されるインバータ回路と、
前記直流電圧を一時的に昇圧するため、前記コンデンサに充電を行う充電手段と、
この充電手段により昇圧された直流電圧に基づき、前記インバータ回路を介して前記モータの巻線に通電を行い、前記回転子を構成する永久磁石を増磁又は減磁させる増減磁制御手段とを備えたことを特徴とする。

斯様に構成すれば、充電手段が直流電圧源のコンデンサに充電を行い直流電圧を一時的に昇圧させると、増減磁制御手段は、昇圧された直流電圧に基づきインバータ回路を介してモータの巻線に通電し、回転子を構成する低保磁力永久磁石を増磁又は減磁させる。したがって、モータの特性を効率的に変化させることができる。

また、請求項９記載のモータ駆動システムは、着磁量を変更可能な程度に低保磁力である永久磁石が回転子に配置される永久磁石モータと、請求項１乃至８の何れか記載のインバータ装置とで構成されることを特徴とする。すなわち、本発明のインバータ装置と永久磁石モータとを組み合わせて、前記モータの特性を効率的に変化可能なシステムを構成できる。

請求項１０記載の洗濯機は、請求項９記載のモータ駆動システムを備え、前記永久磁石モータによって、洗濯運転や脱水運転を行うための駆動力を発生させるように構成されていることを特徴とする。
また、請求項１２記載の空調機は、請求項９記載のモータ駆動システムを備え、前記永久磁石モータによって、コンプレッサを駆動することを特徴とする。

請求項１記載のインバータ装置によれば、充電手段により直流電圧源のコンデンサに一時的に高電圧電荷を蓄え、この高電圧によりモータが擁する永久磁石の増減磁に必要な大電流を短時間で供給できる。また、必要とする増減磁電流が同じである場合は、より短時間で所定の電流値に到達させることが可能となり、インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子の発熱を減少できる。

請求項９記載のモータ駆動システムによれば、本発明のインバータ装置と永久磁石モータとを組み合わせてモータの特性を効率的に変化させ、モータの負荷に応じた最適な駆動状態を実現して、モータの効率を向上させることができる。

請求項１０記載の洗濯機又は請求項１２記載の空調機によれば、本発明のモータ駆動システムを備えて洗濯運転や脱水運転（請求項１０）を行い、又はコンプレッサを駆動（請求項１２）するので、これらの省電力化を図ることができる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図３を参照して説明する。図１は、インバータ装置の構成を示すものである。交流電源１の一端は、リアクトル２を介して倍電圧整流回路の入力端子であるダイオード３ａのアノード及びダイオード３ｃのカソードに接続され、交流電源１の他端は、もう一方の入力端子であるダイオード３ｂのアノード及びダイオード３ｄのカソードと、コンデンサ４及び５の共通接続点に接続されている。ダイオード３ａ及び３ｂのカソードはコンデンサ４の正側端子に接続され、ダイオード３ｃ及び３ｄのアノードはコンデンサ５の負側端子に接続されている。
そして、リアクトル２，ダイオード３ａ〜３ｄ，コンデンサ４及び５が直流電圧源５１を構成している。また、直流電圧源５１の入力端子には、例えばエミッタが共通に接続されたＩＧＢＴ（充電用半導体スイッチング素子，ＭＯＳＦＥＴでも良い）８ａ及び８ｂが接続され、スイッチ回路８（充電手段）を構成している。

直流電圧源５１の出力端子には、例えばＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子，ＭＯＳＦＥＴでも良い）６ａ〜６ｆを３相ブリッジ接続して構成されるインバータ回路６が接続されており、インバータ回路６の出力端子は、モータ７（永久磁石モータ）の固定子を構成し、一端が共通に接続された固定子巻線７ａ〜７ｃの他端に接続されている。

モータ７は、例えば特許文献１に開示されているものと同様に構成されるもので、その回転子７ｄには、例えばネオジムで構成される高保磁力永久磁石７ｅ〜７ｈと、アルニコで構成される低保磁力永久磁石７ｐ〜７ｓとが配置されている。ここで、高保磁力永久磁石とは、インバータ装置による通電で着磁量が変化しないレベルの永久磁石であり、低保磁力永久磁石とは、インバータ装置による通電で着磁量が変化するレベルの永久磁石を意味するものとする。

マイコン（マイクロコンピュータ，増減磁制御手段，充電手段）９は、モータ７を駆動制御するプログラムに従い、ゲートドライブ回路１０を介してインバータ回路６のＩＧＢＴ６ａ〜６ｆのゲートにゲート信号を供給するように構成されている。また、マイコン９は、分圧回路１１を介して直流電圧源５１の出力電圧を検出している。更に、マイコン９は、ゲートドライブ回路１２を介して、スイッチ回路８を構成するＩＧＢＴ８ａ及び８ｂのゲートにゲート信号を与えてそれらをスイッチング制御する。以上により、インバータ装置１０１が構成されている。

次に、本実施例の作用について図２及び図３も参照して説明する。マイコン９には所謂ベクトル制御プログラムが内蔵されており、モータ７の回転子７ｄの回転位置を検出する手段や、固定子巻線７ａ〜７ｃに通電される電流を検出する手段（何れも図示せず）を有し、検出した電流を、モータ７の磁束軸方向成分（ｄ軸）とこれに直交するトルク方向成分（ｑ軸）とに分離して独立に制御する機能を備えている（その制御の詳細については、例えば特開２００４−９６９７７８号公報などを参照）。また、マイコン９は、図２のフローチャートに示す、モータ７の増減磁制御プログラムを内蔵している。以下、これについて説明する。

先ず、モータ７が停止中であるか回転中であるかに関わらず、インバータ回路６のＩＧＢＴ６ａ〜６ｆを全てオフとする（ステップＳ１）。これにより、コンデンサ４及び５のエネルギー（充電電荷）は、モータ７側に流出しない状態となる。また、コンデンサ４及び５は、電源１にダイオード３を介して接続されているので、電源１側に流出することもない状態が形成される。

次に、スイッチ回路８のＩＧＢＴ８ａ及び８ｂに対し、オンオフ信号を繰り返し供給する（ステップＳ２）。この動作により、コンデンサ４及び５が充電されるが、その電流経路について説明する。まず、図１において、交流電源１の電圧極性がリアクトル側２が正のとき、スイッチ回路８がオンすることで電源１→リアクトル２→スイッチ回路８→電源１の経路で電流が流れ、リアクトル２に電磁エネルギーが蓄えられる。
その状態から、スイッチ回路８がオフすることで電源１→リアクトル２→ダイオード３ａ→コンデンサ４→電源１の経路で電流が流れ、コンデンサ４が充電されて静電エネルギーとして蓄積される。したがって、スイッチ回路８のオンオフ（スイッチング）が繰り返されることでコンデンサ４の電圧が上昇する。

一方、図１において、交流電源１の極性がリアクトル２側が負のとき、スイッチ回路８がオンすることで電源１→スイッチ回路８→リアクトル２→電源１の経路で電流が流れリアクトル２に電磁エネルギーが蓄えられる。その状態から、スイッチ回路８がオフすることで電源１→コンデンサ５→ダイオード３ｃ→リアクトル２→電源１の経路で電流が流れ、コンデンサ５が充電されて静電エネルギーとして蓄積される。したがって、スイッチ回路８のオンオフが繰り返されることでコンデンサ５の電圧が上昇する。

上記のようにして充電を行うための電流は、インバータ装置１０１の定格電流に対して例えば１／１０程度の少ない電流で良い。特にモータ７が停止中などであり、増減磁動作時間が制約されない場合には、例えば３秒といった長い時間で充電動作を実行すれば良く、したがって充電電流がより少なくて良い。その結果、スイッチ回路８には、電流容量が少ない半導体スイッチング素子が使用できるので、コストの増加が少ない。同様の理由により、スイッチ回路８のスイッチングに伴う発生ノイズも小さくなるから、その対策も容易となる。

ステップＳ２の処理は、続くステップＳ３において、コンデンサ４及び５の電圧が所定電圧（例えばインバータ回路６の耐圧で決まる電圧）に達したことが検出されるまで継続される。その後、ステップＳ４において、モータ７の適用制御において低保磁力永久磁石７ｐ〜７ｓを増磁するか，減磁するかが判定され、増磁通電（ステップＳ５）または減磁通電（ステップＳ６）が実行される。

ステップＳ５における増磁通電では、回転子７ｄの回転位置に応じて正（プラス）のｄ軸電流が発生するように、インバータ回路６のＩＧＢＴ６ａ〜６ｆを選択してオンする。これによる電流は、高保磁力永久磁石７ｅ〜７ｈと同方向の磁束を発生させることで、低保磁力の永久磁石７ｐ〜７ｓを、高保磁力永久磁石７ｅ〜７ｈの磁界を増加させる方向に着磁する。
逆に、ステップＳ６における減磁通電では、回転子７ｄの回転位置に応じて負（マイナス）のｄ軸電流が発生するように、インバータ回路６のＩＧＢＴ６ａ〜６ｆを選択してオンする。これによる電流は、高保磁力永久磁石７ｅ〜７ｈと逆方向の磁束を発生させ、低保磁力の永久磁石７ｐ〜７ｓを、高保磁力永久磁石７ｅ〜７ｈの磁界を減少させる方向に着磁する。

以上のように増磁通電または減磁通電を行うことで、モータ７の高保磁力永久磁石７ｅ〜７ｈと低保磁力永久磁石７ｐ〜７ｓとの合成磁力を増減させて、モータ７の特性を変化させることができる。これらの電流が所定値に達したとき、或いは所定時間経過後に通電が終了する。磁力が増加した状態のモータ７によれば、低速高トルク運転で高い効率特性が得られ、磁力が減少した状態のモータ７によれば、高速低トルク運転で高い効率特性が得られる。

次に、直流電圧源５１のコンデンサ４及び５を充電して昇圧する効果について、図３を参照して説明する。図３の横軸は時間、縦軸は電圧と電流を示し、図３（ａ）は従来構成のインバータ装置による増減磁通電波形、図３（ｂ）は本発明のインバータ装置１０１による増減磁通電波形を示している。尚、従来構成のインバータ装置は、インバータ装置１０１の直流電圧源５１より、スイッチ回路８を削除したものとなる。

図３（ａ）において、直流電圧源５１の電圧Ｖ１は、交流電源電圧の実効値１００Ｖを受けた倍電圧整流作用により約２８０Ｖになっており、増減磁通開始タイミングＡよりモータの固定子巻線に流れる電流は上昇し、例えばｔｂ＝３ｍ秒程度で電流ｉ２に達する。直流電圧源５１の電圧はコンデンサ４及び５の放電により徐々に低下する。また、電流ｉ２はモータ７が停止しているとすると、（電圧Ｖ１）／（モータ固定子巻線抵抗）でほぼ決まる。

本発明のインバータ装置１０１は、増減磁電流がｉ２では不足してｉ３まで必要な場合や、増減磁電流ｉ１をより短時間で発生させたい場合に有効となる。図３（ｂ）において、タイミングＢで充電動作を開始すると、直流電圧源５１の電圧はＶ１から徐々に増加して例えばｔｃ＝３秒でＶ２に達する。増減磁通開始タイミングＡよりモータ７の固定子巻線７ｄに流れる電流は、従来のインバータ装置よりも増加率が高く、より短時間ｔｄ（＜ｔａ）でｉ１に達する。また、例えば３ｍ秒程度で達する電流はｉ３となり、図３（ａ）の電流ｉ２より多くなる。

以上のように本実施例のインバータ装置１０１によれば、マイコン９は、充電手段により昇圧させた直流電圧に基づき、インバータ回路６を介してモータの固定子巻線７ａ〜７ｃ巻線に通電を行い、回転子を構成する永久磁石７ｐ〜７ｓを増磁又は減磁させるようにした。その場合、直流電圧源５１を、交流電源１の一端に接続されるリアクトル２と、ダイオード３ａ〜３ｄを有してコンデンサ４及び５と共に構成される倍電圧整流回路を備えて構成する。
そして、マイコン９は、リアクトル２と整流回路の入力端子との共通接続点と、交流電源１の他端との間に配置されるスイッチ回路８をスイッチング制御して、リアクトル２に対する通電電流に基づきコンデンサ４及び５を充電し直流電圧を昇圧すると、インバータ回路６を介してモータ７の固定子巻線７ａ〜７ｃに供給する増減磁に必要な電流を増加させるようにした。

したがって、モータ７の駆動電流に対する増減磁電流比率をより高くした状態で、モータ７の特性を効率的に変化させることができ、上記システムに好適である。また、増減磁に必要な電流が等しい場合について比較すれば、より短時間でその電流を発生させることができ、インバータ回路６のＩＧＢＴ６ａ〜６ｆの発熱を低減させるので、比較的低コストの半導体スイッチング素子を使用できる。また、スイッチ回路８に使用するＩＧＢＴ８ａ及び８ｂについても、低電流容量の素子が使用できコストの増加を抑制できる。
そして、本実施例のようなモータ７とインバータ装置１０１との組合せは、例えばエアコン、洗濯機、冷蔵庫などの白物家電に使用されるモータや、工場で使用される産業用モータについて、低消費電力化を目指して低保磁力永久磁石を有するモータを採用する場合などに有効である。

（第２実施例）
図４及び図５は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例では、電源としてバッテリなどの直流電源２１に接続されるインバータ装置１０２の構成を示す。直流電源２１の正側端子は、リレーなどで構成されるスイッチ回路２２とダイオード２３との並列回路を介して、直流電源２１の負側端子は直接、コンデンサ２４とインバータ回路６との並列回路に接続されている。ダイオード２３とコンデンサ２４により、直流電圧源５２を構成している。また、直流電源２１の正側端子と、インバータ回路６の出力端子のうち、一端子（例えばＶ相）との間には、スイッチ回路８が設けられている。

マイコン２６（増減磁制御手段，充電手段）は、第１実施例のマイコン９と同様に、モータ７を駆動制御するプログラムが内蔵されており、ゲートドライブ回路１０及び１２や分圧回路１１が接続されている他、ドライブ回路２５を介してスイッチ回路２２をオンオフするようになっている。

次に、本発明の第２実施例の作用について図５のフローチャートを参照して説明する。マイコン２６は、第１実施例と同様に、モータ７が停止中か回転中かに関わらずステップＳ１を実行する。これにより、コンデンサ２４のエネルギーはモータ７側に流出することはない。次にステップＳ１１でスイッチ回路２２をオフすると、コンデンサ２４は電源２１にダイオード２３を介して接続されているから、充電エネルギーが電源２１側に流出することもない状態が形成される。

続くステップＳ１２では、インバータ回路６において、例えば充電回路８が接続されていない他の相の下側ＩＧＢＴ６ｆをオンして、スイッチ回路８のＩＧＢＴ８ａ及び８ｂに対してオンオフ信号を繰り返し供給する。この動作によりコンデンサ２４が充電されるが、その電流経路について説明する。

まず、図４でスイッチ回路８がオンすることにより、電源２１→スイッチ回路８→巻線７ｂ→巻線７ｃ→ＩＧＢＴ６ｆ→電源２１の経路で電流が流れ、巻線７ｂと巻線７ｃに電磁エネルギーが蓄えられる。その状態から、スイッチ回路８がオフすることにより巻線７ｂ→巻線７ｃ→ＩＧＢＴ６ｅのダイオード→コンデンサ２４→ＩＧＢＴ６ｄのダイオード→巻線７ｂの経路で電流が流れ、コンデンサ２４が充電されて静電エネルギーとして蓄積される。
そして、スイッチ回路８のオンオフが繰り返されることによりコンデンサ２４の端子電圧が上昇する。以降は第１実施例と同様にステップＳ３〜Ｓ６を実行し、最後にステップＳ１３でスイッチ回路２２をオンして増減磁動作が完了する。スイッチ回路２２をオンする直前には、直流電源２１と同じ電圧になるまでインバータ回路６を動作させてコンデンサ２４を放電しておくことが望ましい。

以上のように第２実施例によれば、直流電源２１の一端とモータ７の固定子巻線７ａ〜７ｃの一端との間に接続されるスイッチ回路８並びにインバータ回路６を構成するＩＧＢＴ６ｆをスイッチング制御することで、固定子巻線７ｂ，７ｃに対する通電電流に基づきコンデンサ２４に充電を行うようにした。したがって、第１実施例のようにリアクトル２が存在しない場合でも、モータ７の巻線７ｂ，巻線７ｃを利用して直流電圧を昇圧させることができる。

（第３実施例）
図６及び図７は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分について説明する。図６に示すインバータ装置１０３は、図１の構成からスイッチ回路８とゲートドライブ回路１２を取り除き、マイコン９に替えてマイコン３０（増減磁制御手段，充電手段）を設けている。また、直流電圧源５１からリアクトル２を除いたものが、直流電圧源５３を構成している。

次に、第３実施例の作用について図７のフローチャートを参照して説明する。マイコン３０には、第１，第２実施例と同様にベクトル制御プログラムが内蔵されている。また、図７のフローチャートに示す増減磁プログラムはモータ７が回転中の場合のみに実施するもので、ステップＳ１を実行すると、続くステップＳ２１で、モータ７を回生動作させるようにインバータ回路６を制御する。具体的には、ｑ軸電流を負（マイナス）に制御することでモータ７にブレーキトルクを発生させる。

ステップＳ２１の処理により、モータ７や図示しないモータ７に接続された負荷の回転エネルギーが、モータ巻線７ａ，７ｂ，７ｃを介してインバータ回路６側に逆流し、コンデンサ４及び５に移行してコンデンサ４及び５の端子電圧が上昇する。以降の処理は、第１実施例と同様である。

以上の動作ではモータ７にブレーキトルクが発生するため回転数が減少するが、特にモータ７やその負荷の慣性が大きい場合には減少率が小さく、また一時的であるからシステム全体への影響は小さい。即ち、第３実施例は、例えば洗濯機、選択乾燥機、自動車などの車両用モータに、低消費電力化を目指して低保磁力永久磁石を有するモータを採用する場合のインバータ装置として有効である。

また、図６では第１実施例と同様に交流電源１を用いたが、第３実施例は直流電源に対しても適用できる。第２実施例のように直流電源２１を用いる場合は、スイッチ回路８とゲートドライブ回路１２を取り除き、マイコン２６に替えてマイコン３０を設ければ良く、図５のフローチャートについては、ステップＳ１２に替えてステップＳ２１を実行すれば良い。即ち、第３実施例は、第１又は第２実施例と組合わせることが可能であり、モータ７が停止，或いは低速回転している場合は第１又は第２の実施例を適用し、高速回転している場合は第３実施例を適用することができる。

以上のように第３実施例によれば、マイコン３０は、モータ７が回転中である場合に、インバータ回路６を構成するＩＧＢＴ６ａ〜６ｆをスイッチング制御して回生させた電力により、コンデンサ４及び５に充電を行う。したがって、モータ７が回転している状態で蓄えられているエネルギーを利用して回生制御により充電を行い、より高い直流電圧を得ることができる。

（第４実施例）
図８乃至図１０は本発明の第４実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分について説明する。第４実施例の構成は、第１実施例の構成よりスイッチ回路８を削除し、全波整流回路を構成するダイオード３ｄのカソードとコンデンサ４及び５（第１及び第２コンデンサ）の共通接続点との間に、スイッチ回路３１（充電手段）が挿入されている。また、全波整流回路を構成するダイオード３ａ，３ｃに替えて、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３２，３３（正側，負側半導体スイッチング素子，充電手段）の直列回路が配置されている。これらのＦＥＴ３２，３３のソース，ドレイン間には、逆方向の寄生ダイオード３２Ｄ，３３Ｄが接続されており、それらがダイオード３ａ，３ｃの代わりに全波整流作用をなすことができる。以上が直流電圧源５２を構成している。

そして、交流電源１とリアクトル２との共通接続点が、マイコン９に替わるマイコン３４（充電手段）の入力ポートに接続されている。マイコン３４は、前記共通接続点の電位を参照することで、交流電源１の電圧極性を判定する極性判定回路３５（極性判定手段）を内蔵している。極性判定回路３５は、前記入力ポートとグランドとの間に接続される抵抗素子３６及び３７の直列回路と、それらの共通接続点が非反転入力端子に接続されるコンパレータ３８とを備えている。コンパレータ３８の反転入力端子には、交流電圧のゼロ電圧相当の１４０Ｖに対応する分圧電位を、基準電位ＶMとして与える。コンパレータ３８の出力端子は、抵抗素子３９を介して制御電源電圧にプルアップされている。

また、マイコン３４は、ゲートドライブ回路１２を介して２つのＦＥＴ３２，３３のスイッチング制御を行うが、その場合、ＦＥＴ３２，３３の各ゲートに与えるゲート信号を、互いに逆相関係となる相補ＰＷＭ信号（搬送波周波数が電源周波数よりも高く設定されている）とすることで、交互にオンオフさせるように制御する。そして、以上がインバータ装置１０４を構成している。

次に、第４実施例の作用について図９及び図１０も参照して説明する。図９は、マイコン３４による増減磁処理の内容を示すフローチャートである。尚、通常のモータ７の制御時には、スイッチ回路３１をオンすると共に、ＦＥＴ３２，３３を何れもオフに維持することで、直流電圧源５２は倍電圧全波整流回路として動作する。そして、増減磁処理を行う場合、マイコン３４は、ステップＳ１を実行すると、続くステップＳ２２でスイッチ回路３１をオフする。それから、ＦＥＴ３２，３３を、相補ＰＷＭ信号によりオンオフ制御する（ステップＳ２３）。

ここで、図１０は、ステップＳ２３におけるＦＥＴ３２，３３のスイッチング制御により、コンデンサ４，５に対する充電電流の経路を示すもので、（ａ）はＶac＞０，（ｂ）はＶac＜０の場合である。すなわち、極性判定回路３５の出力レベルを参照することで、交流電源電圧の極性を判定する。

図１０（ａ）の場合は、ＦＥＴ３３がオンすると、交流電源１→リアクトル２→ＦＥＴ３３→ダイオード３ｄ（第２ダイオード）→交流電源１の経路で電流が流れる（実線の経路）。そして、ＦＥＴ３３がオフすると、交流電源１より、リアクトル２→ＦＥＴ３２→コンデンサ４及び５→ダイオード３ｄ→交流電源１の経路で電流が流れ（破線の経路）、リアクトル２の遅れ電流が加算されてコンデンサ４及び５を充電する。この場合、リアクトル２に通電するためのＰＷＭデューティは、負側のＩＧＢＴ３３のオンデューティで決定し、正側のＦＥＴ３２は、そのＰＷＭ信号の反転で制御する。

図１０（ｂ）の場合は、ＦＥＴ３２がオンすると、交流電源１→ダイオード３ｂ（第１ダイオード）→ＦＥＴ３２→リアクトル２→交流電源１の経路で電流が流れる（実線の経路）。そして、ＦＥＴ３２がオフすると、交流電源１→ダイオード３ｂ→コンデンサ４及び５→ＦＥＴ３３→リアクトル２→交流電源１の経路で電流が流れ（破線の経路）、リアクトル２の遅れ電流が加算されてコンデンサ４及び５を充電する。この場合、リアクトル２に通電するためのＰＷＭデューティは、正側のＩＧＢＴ３２のオンデューティで決定し、負側のＦＥＴ３３は、そのＰＷＭ信号の反転で制御する。以上のように昇圧整流動作が行われることで、交流電源１の電圧が１００Ｖであれば、インバータ回路６の駆動電圧は３００Ｖ〜６００Ｖ程度まで昇圧が可能となる。
ステップＳ２３を実行すると、以降のステップＳ３〜Ｓ６は第１実施例と同様に実行し、最後にスイッチ回路３１をオンすると（ステップＳ２４）増減磁処理を終了する。

以上のように第４実施例によれば、直流電圧源５２を、交流電源１，リアクトル，コンデンサ４及び５，ダイオード３ｂ及び３ｄで構成し、マイコン３４は、充電動作を行う場合は、スイッチ回路３１を開いた状態で、極性判定回路３５が示す交流電源電圧の極性に応じてＦＥＴ３２，３３をスイッチング制御するようにした。したがって、リアクトル２を介して流れる電流をコンデンサ４，５に充電して、増減磁処理を行うための高い直流電圧を得ることができる。
そして、マイコン３４は、交流電源電圧の極性が正である場合、ＦＥＴ３３をＰＷＭ信号によりスイッチングさせると共に、ＦＥＴ３２を前記ＰＷＭ信号の反転信号によりスイッチングさせ、電圧極性が負である場合は上記の関係を逆転させるようにしたので、電圧極性に応じたスイッチング制御を効率的に行うことができる。

（第５実施例）
図１１乃至図１３は本発明の第５実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分について説明する。第５実施例の構成は、第１実施例の構成よりスイッチ回路８を削除し、インバータ回路６の正側，負側電源母線間に、ＩＧＢＴ（第１半導体スイッチング素子）４１及びコンデンサ４２（充電用コンデンサ）の直列回路を接続している。そして、コンデンサ４２の負側端子とコンデンサ５の負側端子との間に、ＩＧＢＴ（第２半導体スイッチング素子）４３が接続されており、コンデンサ４２と並列にＩＧＢＴ（第３半導体スイッチング素子）４４が接続されている。以上が直流電圧源５３を構成している。また、マイコン４５（充電手段）は、ゲートドライブ回路４６を介して３つのＩＧＢＴ４１，４３，４４のスイッチング制御を行う。以上がインバータ装置１０５を構成している。

次に、第５実施例の作用について図１２及び図１３も参照して説明する。図１２は、第４実施例の図９相当図である。図１３（ａ）に示すように、通常のモータ７の制御時には、ＩＧＢＴ４１，４３をオン，ＩＧＢＴ４４をオフに維持することで、直流電圧源５３は全波整流倍電圧回路として動作し、コンデンサ４２はコンデンサ４及び５の直列回路と同電位に充電されている。そして、増減磁処理を行う場合、マイコン４５は、第４実施例のステップＳ１，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ３に替えてステップＳ３１を実行し、ＩＧＢＴ４１，４３をオフ，ＩＧＢＴ４４をオンするように切り替える。

すると、図１３（ｂ）に示すように、コンデンサ４２がコンデンサ４及び５に対して直列に接続されるため、インバータ回路６の駆動電圧は、直流電圧源５３による倍電圧の更に倍となる。例えば、交流電源１の電圧が１００Ｖであれば、およそ２８０Ｖ×２＝５６０Ｖとなる。それから、ステップＳ４〜Ｓ６を実行して増磁通電または減磁通電を行うとコンデンサ３６が放電されて、その端子電圧は倍電圧である２８０Ｖに戻る。そして、ＩＧＢＴ４１，４２をオン，ＩＧＢＴ４４をオフにするように切り替えると（ステップＳ３２）処理を終了する。

以上のように第５実施例によれば、マイコン４５は、充電動作を行う場合は、ＩＧＢＴ４１，４３をオンすると共にＩＧＢＴ４４をオフすることでコンデンサ４２を充電し、増減磁処理を行う場合は、ＩＧＢＴ４１，４３をオフすると共にＩＧＢＴ４４をオンにすることで、倍電圧整流回路を構成するコンデンサ４及び５に対してコンデンサ４２を直列に接続するので、倍電圧整流回路によって得られる倍電圧の更に倍の電圧を、増減磁処理を行う場合の高電圧として得ることができる。

（第６実施例）
図１４は本発明の第６実施例であり、例えば第４実施例の構成において、モータ７の着磁量を変更する励磁電流の値に応じて、直流電源電圧の昇圧レベルを制御する場合を示す。図１４は、図８相当図を概略的に示すと共に、マイコン３４Ａの内部機能を、第６実施例の要旨に係る部分だけ機能ブロック化して示している。

マイコン３４Ａは、ベクトル制御演算を行うため、モータ７の電流検出とロータの回転位置検出を行っている。尚、これらは、電流センサや電流検出抵抗（シャント抵抗）を用いたり、ホールＩＣなどの位置検出センサを用いて行っても良いし、回転位置については、検出した電流に基づいてベクトル制御演算の結果より取得しても良い。そして、マイコン３４Ａは、磁化状態可変部５４（増減磁制御手段）において、モータ７の着磁変化量を決定する。すなわち、着磁量を大きく変化させたい場合は、ｄ軸電流の絶対値を大きく設定し、着磁量を少しだけ変化させたい場合は、ｄ軸電流の絶対値を小さく設定する。

磁化状態可変部５４は、決定した着磁電流指令（ｄ軸電流相当値）を着磁電流／電圧変換部５５に出力する。すると、着磁電流／電圧変換部５５は、その着磁電流指令を、直流電圧に変換して直流電圧指令とする。すなわち、直流電圧指令は、ＩＧＢＴ３２，３３をスイッチング制御するＰＷＭ信号のデューティ指令となる。そして、マイコン３４Ａは、直流電圧指令に応じてＰＷＭ信号を生成すると、ゲートドライブ回路１２を介してＩＧＢＴ３２，３３に出力する。

以上のように第６実施例によれば、マイコン３４Ａは、磁化状態可変部５４によりモータ７の巻線７ａ〜７ｃに通電される励磁電流（ｄ軸電流）の値に基づいて、直流電圧源５２の直流電圧値を設定するので、直流電圧値を、着磁量を変更するために通電されるｄ軸電流の値に応じて必要なレベルに適切に制御することができる。

（第７実施例）
図１５乃至図１７は本発明の第７実施例であり、着磁量が変更可能に構成される永久磁石モータと、例えば第１実施例のインバータ装置１０１とで構成されるモータ駆動システムを、洗濯乾燥機に適用した場合を示す。図１５は、ドラム式（横軸形）洗濯乾燥機の縦断側面図であり、外箱６１の内部に水槽６２を配設し、水槽６２の内部に回転槽（ドラム，乾燥室）６３が配設されている。上記水槽６２及び回転槽６３は共に円筒状を成すもので、前側（図中、左側）の端面部にそれぞれの開口部６４，６５を有し、そのうちの水槽６２の開口部６４を、外箱６１の前面部に形成した洗濯物出し入れ用の開口部６６にベローズ６７を介して連ねている。外箱６１の開口部６６には扉６８を開閉可能に設けている。

回転槽６３における周側部（胴部）の略全域には、孔６９が形成されており（一部のみ図示）、この孔６９は、洗濯時及び脱水時に通水孔として機能し、乾燥時には通風孔として機能する。水槽６２には、前側の端面部の上部（前記開口部６４より上方の部分）に温風出口７０が形成され、後側の端面部の上部に温風入口７１が形成されている。また、水槽６２の底部の最後部には排水口７２が形成されており、この排水口７２に水槽６２外で排水弁７３を接続し、更に排水弁７３に排水ホース７４を接続することで、水槽６２内の水を機外に排出するようにしている。
回転槽６３の後側の端面部の後面（背面）には、補強部材７５が取付けられており、この補強部材７５の中心部に回転軸７６を取付け後方へ突出させている。回転槽６３の後側端面部の中心部周りには、多数の温風導入孔７７が形成されている。

水槽６２の後側端面部の中心部には、軸受ハウジング７８が取付けられており、この軸受ハウジング７８の中心部に上記回転軸７６を挿通し、軸受７９，８０により回転可能に支承している。またそれにより、回転槽６３が水槽６２と同軸状で回転可能に支持されている。なお、水槽６２は、図示しないサスペンションにより外箱６１に弾性支持され、その支持形態は、水槽６２の軸方向が前後となる横軸状で且つ前上がりの傾斜状であり、この水槽６２に上述のように支持される回転槽６３も、同形態となっている。

前記軸受ハウジング７８には、外周に、モータ８１のステータ８２が取付けられており、このステータ８２に、回転軸１６の後端部に取付けたロータ８３を外側から対向させている。モータ８１はアウターロータ形のブラシレスＤＣモータ（永久磁石モータ）であり、回転軸７６を中心に回転槽６３をダイレクトドライブ方式で回転駆動させるが、ロータマグネットがモータ７と同様に、着磁量が変更可能な構成となっている。

水槽６２の後側端面部の内側には、温風カバー８４が装着されている。一方、前記補強部材７５には、前記回転軸７６を取付けた中心部の周囲部分に複数の比較的大きな温風導入口８５が形成されており、この部分の外周部にシール部材８６を装着して温風カバー８４の前面に圧接させることで、前記温風入口７１から上記温風導入口８５へと気密に通じる温風通路８７が構成されている。

水槽６２の下方（外箱６１の底面上）には、複数個のクッション８８を介して台板８９が配置され、この台板８９上に通風ダクト９０が配置されている。この通風ダクト９０は、前端部の上部に吸風口９１を有しており、この吸風口９１に、前記水槽６２の温風出口７０が還風ダクト９２及び接続ホース９３を介して接続されている。一方、通風ダクト９０の後端部には循環用送風機９４のケーシング９５が接続されており、このケーシング９５の出口部９６が、接続ホース９７及び給風ダクト９８を介して、水槽６２の温風入口７１に接続されている。

そして、還風ダクト９２、接続ホース９３、通風ダクト９０、ケーシング９５、接続ホース９７、給風ダクト９８により、前記水槽６２の温風出口７０と温風入口７１とが接続されて通風路９９が設けられている。循環用送風機９４は、その通風路９９を通じ回転槽６３内の空気を回転槽６３外に出し、再び回転槽６３内に戻すように循環させるもので、通風路９９と循環用送風機９４とにより、回転槽６３内の空気を循環させる循環装置１００が構成されている。
なお、循環用送風機９４は、例えば遠心ファンであり、ケーシング９５の内部に遠心羽根車９４ａを有し、その遠心羽根車９４ａを回転させるモータ９４ｂをケーシング９５の外部に有している。

通風路９９中、通風ダクト９０の内部には、前部から後部へ順に、フィルタ１１１、蒸発器１１２、凝縮器１１３が配置されている。このうち、フィルタ１１１は、水槽６２の温風出口７０から還風ダクト９２及び接続ホース９３を通じ、通風ダクト９０に流入する回転槽６３内の空気により運ばれるリント（糸くず）を捕獲するものである。蒸発器１１２は、蛇行状を成す例えば銅製の冷媒流通パイプに、例えばアルミニウム製の伝熱フィンを多数装着して成るもので、凝縮器１１３も同様の構成であり、それらの伝熱フィンの各間を、通風ダクト９０を流れる回転槽６３内の空気が通るようになっている。

蒸発器１１２及び凝縮器１１３は、図１７に示す圧縮機１１５及び絞り器１１６と共にヒートポンプ１１７を構成している。ヒートポンプ１１７においては、接続パイプ１１８によって、圧縮機１１５、凝縮器１１３、絞り器１１６、蒸発器１１２の順にこれらをサイクル接続しており（冷凍サイクル）、圧縮機１１５が作動することでサイクル内に封入した冷媒を循環させる。冷媒には、例えば、高温用冷媒であるＲ１３４ａを使用する。圧縮機１１５は、図１５に示すように、通風ダクト９０外に並設されている。絞り器１１６は、この場合、膨張弁（特には電子式膨張弁〔ＰＭＶ：Pulse Motor Valve〕）から成っており、開度調整機能を有している。

吸風口９１と蒸発器１１２との間における通風ダクト９０の側面部で底面９０ａに臨む部分には、除湿水排出口１１９が形成されており、この除湿水排出口１１９は、外箱６１の側面下部に形成した排水口１２０に接続パイプ１２１により接続されている。なお、通風ダクト９０は、底面部中の、蒸発器１１２の直下に位置する部分９０ｂを上記除湿水排出口１１９に向けて下降する傾斜面としている。

一方、外箱６１内の後上部には給水弁１２２が配置されている。この給水弁１２２は、出口部を複数有するもので、それらは外箱６１内の前側の上部に配置した給水ボックス１２３に接続パイプ１２４，１２５によって接続されている。更に、給水ボックス１２３は、詳しくは図示しないが、洗剤投入部並びに柔軟仕上剤投入部を有していて、上記給水弁１２２は、出口部の開放の選択により、洗い時に接続パイプ１２４から給水ボックス１２３の洗剤投入部を経て水槽６２内に給水し、最終すすぎ時に接続パイプ１２５から給水ボックス１２３の柔軟仕上剤投入部を経て同じく水槽６２内に給水するようにしている。

このほか、外箱６１の前面部の上部の裏側には制御回路部１２６が配置されている。この制御回路部１２６は例えばマイクロコンピュータから成り、洗濯乾燥機の作動全般を制御する制御手段として機能する。制御回路部１２６には、操作パネル（図示省略）が有する各種操作スイッチから成る操作入力部より各種操作信号が入力されると共に、水槽６２内の水位を検知するように設けた水位センサから水位検知信号が入力される。

更に、御回路部１２６には、蒸発器１１２の入口及び出口、凝縮器１２３、並びに圧縮機１２５の冷媒吐出部の各温度を検知する温度センサから夫々温度検知信号が、また、後述するＡ／Ｄ変換器より電流値検知信号が入力されるようになっている。そして、制御回路部１２６は、上記各種信号の入力並びに予め記憶した制御プログラムに基づいて、給水弁１１２と、モータ８１、排水弁７３、圧縮機１１５、絞り器１１６、循環用送風機９４のモータ９４ｂや、圧縮機１２５を冷却する圧縮機冷却用送風機などを駆動回路（何れも図示せず）を介して制御するようになっている。

図１６は、モータ８１の全体構成を概略的に示す（ａ）平面図、（ｂ）は一部を拡大して示す斜視図である。ステータ８２は、ステータコア１３１とステータ巻線１３２（ｕ，ｖ，ｗ）とから構成されている。ステータコア１３１は、環状のヨーク部１３１ａと、当該ヨーク部１３１ａの外周部から放射状に突出する多数のティース部１３１ｂとを有しており、ステータ巻線１３２は、各ティース部９３ｂに巻装されている。

ロータ８３は、フレーム１３４とロータコア１３５と複数の永久磁石１３６，１３７とを図示しないモールド樹脂により一体化した構成となっている。フレーム１３４は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することで扁平な有底円筒状に形成されている。そして、永久磁石１３６，１３７は、ロータマグネット１３８を構成している。

ロータコア１３５は、フレーム１３４の周側壁の内周部に配置されており、その内周面は、内方に向けて円弧状に突出する複数の凸部１３５ａを有した凹凸状に形成されている。これら複数の凸部１３５ａの内部には、軸方向に貫通し、短辺の長さが異なる矩形状挿入穴１３５ｂ，１３５ｃが形成されており、それらが１つずつ交互に、環状に配置されている。各挿入穴１３５ｂ，１３５ｃには、ネオジム磁石１３６（第１永久磁石）と、アルニコ磁石１３７（第２永久磁石）とが挿入されている。この場合、ネオジム磁石１３６の保磁力は約９００ｋＡ／ｍ、アルニコ磁石１３７の保磁力は約１００ｋＡ／ｍであり、保磁力が９倍程度異なっている。

また、これら２種類の永久磁石１３６，１３７は、それぞれ１種類で１磁極を形成しており、その磁化方向が永久磁石モータ１の径方向に沿うように、例えば各２４個ずつ、合計で４８個配置されている。このように２種類の永久磁石１３６，１３７を交互に且つその磁化方向が径方向に沿うように配置することで、隣同士に配置された永久磁石１３６，１３７が互いに反対方向に磁極を有する状態（一方のＮ極が内側、他方のＮ極が外側となる状態）となり、これらネオジム磁石１３６とアルニコ磁石１３７との間に例えば矢印Ｂで示す方向に磁気経路（磁束）が生ずる。すなわち、保磁力が大きいネオジム磁石１３６と保磁力が小さいアルニコ磁石１３７の双方を通過する磁気経路が形成されるようになっている。

次に、第７実施例の作用について説明する。上記構成の洗濯機では、モータ８１のロータ８３を構成するアルニコ磁石１３７の着磁量を変化させることで、モータ８１を、洗濯機の各運転について要求される特性に適合するようにロータマグネット１３８の磁束をダイナミックに変化させる。すなわち、洗い・すすぎ運転のように低速回転・高出力トルクが要求される場合には、アルニコ磁石１３７の着磁量を増加（増磁）させることでロータマグネット１３８全体の磁束を増加させ、脱水運転のように高速回転・低出力トルクが要求される場合は、アルニコ磁石１３７の着磁量を減少（減磁）させることでロータマグネット１３８全体の磁束を減少させるように制御する。

また、圧縮機１２５に内蔵されるコンプレッサモータについても、例えばモータ７と同様の構成にすることで、加熱もしくは冷却出力を高める必要があり、コンプレッサモータを高速回転させる必要がある場合には、ロータマグネット１３８全体の磁束を減少させるように制御すれば良い。

以上のように構成される第７実施例によれば、永久磁石モータ８１とインバータ装置１０１とで構成されるモータ駆動システムを洗濯乾燥機に適用して、洗濯運転や脱水運転，乾燥運転を行う場合に回転槽６２を回転させる駆動力を与えるようにした。また、ヒートポンプ１１７を構成する圧縮機１２５についても、同様に構成されるモータ駆動システムによって駆動するので、洗濯乾燥機の消費電力を低減することができる。

（第８実施例）
図１８は本発明の第８実施例であり、例えば第１実施例のモータ７と同様に構成される永久磁石モータと、インバータ装置１０１とで構成されるモータ駆動システムを、空調機（エアコンディショナ）に適用した場合を示す。ヒートポンプ１４１を構成するコンプレッサ（負荷）１４２は、圧縮部１４３とモータ１４４を同一の鉄製密閉容器１４５内に収容して構成され、モータ１４４のロータシャフトが圧縮部１４３に連結されている。そして、コンプレッサ１４２、四方弁１４６、室内側熱交換器１４７、減圧装置１４８、室外側熱交換器１４９は、冷媒通路たるパイプにより閉ループを構成するように接続されている。尚、コンプレッサ１４２は、例えばロータリ型のコンプレッサであり、モータ１４４は、第１実施例のモータ７と同様に構成される永久磁石モータである。

暖房時には、四方弁１４６は実線で示す状態にあり、コンプレッサ１４２の圧縮部１４３で圧縮された高温冷媒は、四方弁１４６から室内側熱交換器１４７に供給されて凝縮し、その後、減圧装置１４８で減圧され、低温となって室外側熱交換器１４９に流れ、ここで蒸発してコンプレッサ１４２へと戻る。一方、冷房時には、四方弁１４６は破線で示す状態に切り替えられる。このため、コンプレッサ１４２の圧縮部１４３で圧縮された高温冷媒は、四方弁１４６から室外側熱交換器１４９に供給されて凝縮し、その後、減圧装置１４８で減圧され、低温となって室内側熱交換器１４７に流れ、ここで蒸発してコンプレッサ１４２へと戻る。そして、室内側、室外側の各熱交換器１４７，１４９には、それぞれファン１５０，１５１により送風が行われ、その送風によって各熱交換器１４７，１４９と室内空気、室外空気の熱交換が効率良く行われるように構成されている。

以上のように構成される第７実施例によれば、永久磁石モータ１４４とインバータ装置１０１とで構成されるモータ駆動システムを空調機に適用して、コンプレッサ１４２を駆動するようにしたので、空調機の消費電力を低減することができる。

本発明は上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
第１実施例の倍電圧整流回路を、全波整流回路に置き換えて実施しても良い。
第２実施例において、スイッチ回路８を巻線７ａ，又は巻線７ｃに接続しても良い。
第６実施例の構成は、第１乃至第３実施例に適用しても良い。
第７実施例は、乾燥機能を備えていない洗濯機に適用しても良い。また、撹拌翼を用いた縦型の洗濯機や洗濯乾燥機に適用しても良い。
低保磁力永久磁石の着磁量変化のみにより、モータの運転範囲の全てに適した特性を得ることができる場合は、高保磁力永久磁石は不要である。
半導体スイッチング素子は、パワートランジスタを用いても良い。また、素子の出力端子間にダイオードが接続されていない場合は、２つの素子を直列に接続する必要はない。

本発明の第１実施例であり、モータ駆動システムの構成を、インバータ装置の構成を中心に示す図 制御内容を示すフローチャート （ａ）は従来構成、（ｂ）は第１実施例の構成による直流電圧源の電圧，電流変化を示す図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 図２相当図 本発明の第３実施例を示す図１相当図 図２相当図 本発明の第４実施例を示す図１相当図 図２相当図 交流電源電圧の極性に応じた充電電流経路を示す図 本発明の第５実施例を示す図１相当図 図２相当図 （ａ）通常運転時と、（ｂ）充電動作時とにおいて、直流電圧源より供給される電流経路を示す図 本発明の第６実施例を示す図８相当図 本発明の第７実施例であり、ドラム式洗濯乾燥機の縦断側面図 （ａ）はモータの構造を示す平面図、（ｂ）はロータの一部を示す斜視図 ヒートポンプを示す図 本発明の第８実施例であり、空調機のヒートサイクルを示す図

符号の説明

図面中、１は交流電源、２はリアクトル、３はダイオード、４及び５はコンデンサ、６はインバータ回路、６ａ〜６ｆはＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）、７は永久磁石モータ、７ａ〜７ｃは固定子巻線、７ｅ〜７ｈは高保磁力永久磁石、７ｐ〜７ｓは低保磁力永久磁石、８はスイッチ回路（充電手段）、８ａ及び８ｂはＩＧＢＴ（充電用半導体スイッチング素子）、９はマイクロコンピュータ（増減磁制御手段，充電手段）、２１は直流電源（バッテリ）、２２はスイッチ回路、２３はダイオード、２４はコンデンサ、２６，３０，３１はスイッチ回路（充電手段）、３２，３３はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（正側，負側半導体スイッチング素子，充電手段）、３４，３４Ａはマイクロコンピュータ（増減磁制御手段，充電手段）、３５極性判定回路（極性判定手段）、４１はＩＧＢＴ（第１半導体スイッチング素子）、４２はコンデンサ（充電用コンデンサ）、４３及び４４はＩＧＢＴ（第１半導体スイッチング素子）、４５はマイクロコンピュータ（増減磁制御手段，充電手段）、５１は直流電圧源（倍電圧整流回路）、５２，５３は直流電圧源、５４は磁化状態可変部（増減磁制御手段）、１０１〜１０５はインバータ装置、１１５は圧縮機（コンプレッサ）、１１７はヒートポンプ、１４２はコンプレッサを示す。

Claims (12)

1. 着磁量を変更可能な程度に低保磁力である永久磁石が回転子に配置される永久磁石モータを駆動するインバータ装置において、
   電源に、ダイオードを介して接続されるコンデンサを有する直流電圧源と、
   この直流電圧源と前記モータの巻線との間に接続され、複数の半導体スイッチング素子を複数相接続して構成されるインバータ回路と、
   前記直流電圧を一時的に昇圧するため、前記コンデンサに充電を行う充電手段と、
   この充電手段により昇圧された直流電圧に基づき、前記インバータ回路を介して前記モータの巻線に通電を行い、前記回転子を構成する永久磁石を増磁又は減磁させる増減磁制御手段とを備えたことを特徴とするインバータ装置。
2. 前記電源が交流電源である場合、
   前記直流電圧源は、前記交流電源の一端に接続されるリアクトルと、前記ダイオードを含んで構成される全波整流回路又は倍電圧整流回路とを備え、
   前記充電手段は、前記リアクトルと前記整流回路の入力端子との共通接続点と、前記交流電源の他端との間に配置される充電用半導体スイッチング素子を備え、前記充電用半導体スイッチング素子をスイッチング制御して、前記リアクトルに対する通電電流に基づき前記コンデンサに充電を行うことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
3. 前記電源が交流電源である場合、
   前記直流電圧源は、前記交流電源の一端に接続されるリアクトルと、前記インバータ回路の正側電源母線，負側電源母線間に直列接続される第１及び第２コンデンサと、これらのコンデンサにそれぞれ並列に接続される第１，第２ダイオードとを備え、
   前記充電手段は、
   前記リアクトルと前記インバータ回路の正側電源母線，負側電源母線との間にそれぞれ接続される正側半導体スイッチング素子，負側半導体スイッチング素子と、
   前記交流電源の他端と前記第１及び第２コンデンサの共通接続点との間に接続されるスイッチ回路と、
   前記交流電源電圧の極性を判定する極性判定手段とを備え、充電動作を行う場合は、前記スイッチ回路を開いた状態で、前記極性に応じて前記正側，負側半導体スイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
4. 前記充電手段は、前記交流電源電圧の極性が正である場合に、前記負側半導体スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号によりスイッチングさせると共に、前記正側半導体スイッチング素子を、前記ＰＷＭ信号の反転信号によりスイッチングさせることを特徴とする請求項３記載のインバータ装置。
5. 前記電源が交流電源である場合、
   前記直流電圧源は、
   前記交流電源の一端に接続されるリアクトルと、
   倍電圧整流回路と、
   前記インバータ回路の正側電源母線，負側電源母線との間に接続される第１半導体スイッチング素子及び充電用コンデンサの直列回路と、
   前記充電用コンデンサに並列接続される第２半導体スイッチング素子と、
   前記充電用コンデンサの負側端子と第２半導体スイッチング素子と間に接続される第３負側半導体スイッチング素子とを備え、
   前記充電手段は、
   充電動作を行う場合は、前記第１，第３半導体スイッチング素子をオンすると共に前記第２半導体スイッチング素子をオフし、
   前記増減磁制御手段によって増減磁作用が行われる場合は、前記第１，第３半導体スイッチング素子をオフすると共に前記第２半導体スイッチング素子をオンにすることを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
6. 前記電源がバッテリである場合、
   前記充電手段は、前記バッテリの一端と前記モータの巻線の一端との間に接続される充電用半導体スイッチング素子を備え、
   前記充電用半導体スイッチング素子並びに前記インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子をスイッチング制御することで、前記モータの巻線に対する通電電流に基づき前記コンデンサに充電を行うことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
7. 前記充電手段は、前記モータが回転中である場合に、前記インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子をスイッチング制御して回生させた電力により、前記コンデンサに充電を行うことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のインバータ装置。
8. 前記充電手段は、前記増減磁制御手段によって前記モータの巻線に通電される電流値に基づいて、前記直流電圧源の直流電圧値を設定することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のインバータ装置。
9. 着磁量を変更可能な程度に低保磁力である永久磁石が回転子に配置される永久磁石モータと、
   請求項１乃至８の何れか記載のインバータ装置とで構成されることを特徴とするモータ駆動システム。
10. 請求項９記載のモータ駆動システムを備え、
    前記永久磁石モータによって、洗濯運転や脱水運転を行うための駆動力を発生させるように構成されていることを特徴とする洗濯機。
11. ヒートポンプを用いた乾燥運転を行う機能を備え、
    前記永久磁石モータによって、前記ヒートポンプを構成するコンプレッサを駆動することを特徴とする請求項１０記載の洗濯機。
12. 請求項９記載のモータ駆動システムを備え、
    前記永久磁石モータによって、コンプレッサを駆動することを特徴とする空調機。

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