JP3833871B2 - 冷却システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶や紙パック，ペットボトルなどの飲料自動販売機や冷凍／冷蔵ショーケースなどに使用される電動機の回転運動を冷媒ガスの圧縮仕事に変換する圧縮機を有する冷却システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術の特開昭６２−１４１９９８号公報に示されている電動装置は、図１２の回路図、および図１３の電動機の断面図に示されているように、３相の電動機の回転子２には、永久磁石が設けられており、固定子巻線１Ａ〜１Ｃには、回転子２が回転すると誘起電圧ＥＡ〜ＥＣの正弦波状の電圧が誘起されるものとなっている。
【０００３】
そして、固定子側には固定子巻線１Ａ〜１Ｃとは別に、検知用巻線３Ａ〜３Ｃが巻回されており、この検知用巻線３Ａ〜３Ｃは、これに誘起される誘起電圧が固定子巻線１Ａ〜１Ｃの相誘起電圧と同位相になるように配置されている。
【０００４】
さらに始動回路１０，ＰＬＬ回路９，電流検出器４Ａ〜４Ｃ，アンプ５Ａ〜５Ｃ，加算器６Ａ〜６Ｃ，乗算器７Ａ〜７Ｃを有している。
【０００５】
以上の構成において、始動回路１０の出力により起動がなされた後、電動機の固定子の巻線電流の波形と、検出用巻線の誘起電圧の波形とを相似となるように制御することを特徴とするものであった。
【０００６】
そして、検知部の回路構成を簡単としながら、電流波形を生成し、脈動トルクが小さく速度変動が小さい駆動を行わせるものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の技術においては、電動機内に検知用巻線を設ける必要があり、電動機の構成が複雑になるという第１の課題を有していた。
【０００８】
特に検知用巻線に得られる電圧波形を固定子巻線に発生する誘導起電力波形と同じものを得るためには、検知巻線を設ける鉄心の断面形状は固定子巻線が設けられている鉄心とほぼ同形状とし、また検知用巻線に作用する固定子側の永久磁石についても固定子巻線が対向している部分と同等の特性を有するものが必要となることから、検知用巻線の銅線の太さこそ極細いもので済むものの、結果として回転の軸方向の長さが相当に大となるとともに、重量・コストの面でも大となるものであった。特に冷却システムの圧縮機に用いられる電動機に関しては圧縮要素と共に密閉容器の中に納められており、従来の線に加えて新たな引出し線が必要になると圧縮機が大型化するという課題も有していた。
【０００９】
本発明は、この課題を解決するためのものであって、検知用巻線を設けない簡単な電動機の構成としながら、引出し線をなくし圧縮機が大型化することを防止すると共に、トルク発生に関係がある電流のみを能率良く供給し、電動機の効率が高い条件での運転を行わせることにより、冷却システムの省エネルギーおよび圧縮機の発熱低減を実現するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、３相の巻線を構成し鉄心に巻かれた複数のコイルを備えた固定子と複数の永久磁石を備えた回転子とを有する３相の電動機と、前記電動機により圧縮動作を行う圧縮要素と、前記電動機と前記圧縮要素からなり冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、前記電動機の誘導起電力を基に前記回転子の位置を検出する位置検出手段と、複数の開閉素子と前記開閉素子の導通と非導通を制御する制御回路とを備え直流電圧が供給され前記位置検出手段からの信号を受け前記巻線に電流を供給する電力供給手段とを有し、前記制御回路は、前記巻線に流れる電流が正弦波の波形とならずに予め前記電動機を外部から回転させて観測した前記電動機の前記巻線の無負荷誘導起電力波形と略相似波形の電流となるように前記開閉素子の導通と非導通を制御する冷却システムとしたものである。
【００１１】
これにより、電動機の効率向上を図り、冷却システムの省エネルギーおよび圧縮機の発熱低減を実現するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の目的を達成する各請求項に記載した発明に、その作用と効果を併記し、更に実施例を加えることにより、本発明の実施の形態を詳述することとする。
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、３相の巻線を構成し鉄心に巻かれた複数のコイルを備えた固定子と複数の永久磁石を備えた回転子とを有する３相の電動機と、前記電動機により圧縮動作を行う圧縮要素と、前記電動機と前記圧縮要素からなり冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、前記電動機の誘導起電力を基に前記回転子の位置を検出する位置検出手段と、複数の開閉素子と前記開閉素子の導通と非導通を制御する制御回路とを備え直流電圧が供給され前記位置検出手段からの信号を受け前記巻線に電流を供給する電力供給手段とを有し、前記制御回路は、前記巻線に流れる電流が正弦波の波形とならずに予め前記電動機を外部から回転させて観測した前記電動機の前記巻線の無負荷誘導起電力波形と略相似波形の電流となるように前記開閉素子の導通と非導通を制御するものであり、発生するトルクに対する電流の実効値を最低とし、銅損を低減することにより効率向上を図るものである。
【００１４】
また請求項２に記載の発明は、請求項１記載の冷却システムを、通電区間の電気角が１２０度である構成としたものであり、比較的簡単な構成でありながら、発生するトルクに対する電流の実効値を最低とし、銅損を低減することにより３相の電動機を高効率で運転させることを可能とするものである。
【００１５】
また請求項３に記載の発明は、請求項１記載の冷却システムを、通電区間の電気角が１２０度より大で１４５度以下としたものであり、発生するトルクに対する電流の実効値を最低とし、銅損を低減することにより３相の電動機を高効率で運転させることを可能とすると共に、電流切替によるトルク脈動を小さくし振動や騒音の低減ができるものである。
【００１６】
また請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の冷却システムを、巻線電流波形の第５高調波率は無負荷誘導起電力の第５高調波率の差の絶対値を、１０％以下とすることにより、発生するトルクに対する電流の実効値をほぼ最低とし、銅損を十分に低減し、電動機を高効率で運転させることを可能とするものである。
【００１７】
また請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の冷却システムを、巻線電流波形の波形率と無負荷誘導起電力の波形率の差の絶対値は、０．１以下である構成としたものであり、発生するトルクに対する電流の実効値をほぼ最低とし、銅損を十分に低減し、電動機を高効率で運転させることを可能とするものである。
【００１８】
また請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の電動装置の巻線を、３相のスター結線としたものであり、３相の電力を電動機に供給することから、比較的簡単な構成で安定に動作する電動機を搭載した冷却システムを実現しながら、発生するトルクに対する電流の実効値を最低とし、銅損を低減し、電動機の高効率運転による電動機の発熱の低減と装置の省エネルギー化を実現するものである。
【００１９】
また請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか記載の冷却システムを、集中巻の構成としたものであり、特にモータのトルク発生には不要であるコイルエンド部分を大幅に削減することにより、巻線抵抗を抑え、一層銅損を低減し、電動機の高効率運転による電動機の発熱の低減と装置の省エネルギー化をより効果的に実現するものである。
【００２０】
また請求項８に記載の発明は、請求項１０記載の電動装置電動機を、極数とスロット数の比が２対３の構成としたものであり、巻線抵抗を抑え、かつ無負荷誘導起電力と電流の波形をより相似形に近づけることを可能とすることにより、一層銅損を低減し、電動機の高効率運転による電動機の発熱の低減と装置の省エネルギー化をより効果的に実現するものである。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明の具体例を説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は本発明の一実施例における冷却システムの圧縮機駆動装置の回路図を示すものである。
【００２３】
図１においては、Ｕ相の巻線３１，Ｖ相の巻線３２，Ｗ相の巻線３３，永久磁石３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，４１を有する３相の電動機４２を設けている。
【００２４】
この電動機４２はその回転子が圧縮要素（図示せず）に接続されており、回転運動を圧縮仕事に変換する。例えば回転子のシャフトに偏心部を設け往復運動に変換し、シリンダ（図示せず）内をピストン（図示せず）を往復運動するようにしている。この往復運動によりシリンダ内に吸い込まれた冷媒ガスを圧縮して吐出するようにしている。
【００２５】
巻線３１，３２，３３は３相のスター結線としており、その上本実施例においては、回転子の位置検知のための位置検出手段４３を設けている。圧縮機は冷媒ガスが外部に漏れないように密閉容器に納められており、通常のホール素子などの位置検出手段の採用は困難である。そのため、電動機４２の誘導起電力から位置を推定する方法を用いている。
【００２６】
電動機４２に接続された電動機駆動装置５０は、電動機４２の無負荷誘導起電力波形と略相似波形の電流を電動機４２に供給する電力供給手段５１を有している。
【００２７】
本実施例では、電力供給手段５１は、シリコン半導体を用いたＩＧＢＴおよび整流素子の並列接続によって構成した開閉素子５２，５３，５４，５５，５６，５７、およびこれらの開閉素子の導通と非導通を制御する制御回路５８により構成されている。
【００２８】
ただし、開閉素子の種類としては、ＩＧＢＴを用いたものであることがどうしても必要というものではなく、例えばＭＯＳＦＥＴ，バイポーラ形，ＤＧＭＯＳ，ＧＴＯなどのものでもよく、材質もシリコン以外にもゲルマニウム，炭化シリコン（ＳｉＣ）などを使用してもよい。
【００２９】
交流電源６０は、実効値が１００ボルトで、一定の周波数（６０ヘルツ）の商用電源であり、電動機駆動装置５０は、交流電源６０を受け、チョークコイル６１，整流素子６２，６３，電解式のコンデンサ６４，６５によって倍電圧（倍圧）整流され、電動機駆動装置５０に対して無負荷時に２８０ボルトの直流電圧を供給するものとなっている。
【００３０】
なお、整流素子６６，６７は、コンデンサ６４，６５に逆電圧が印加されるのを防止する作用を有するものであるが、本実施例のように４本の整流素子を接続する構成の場合には、一般によく用いられている例えばシリコン半導体のブリッジの整流器を使用することができ、少ない部品点数で構成することができるものとなる。
【００３１】
ただし、４本の整流素子はシリコン以外のもの、例えばゲルマニウム，炭化シリコン（ＳｉＣ），セレンなどを用いた整流素子としても構成することができるものである。
【００３２】
図２は、実施例１の電動機４２の詳細な構成図である。
【００３３】
電動機４２は、固定子７０と回転子７１からなり、固定子７０は、厚さ０．５ｍｍの珪素鋼板を４０枚重ねて構成した鉄心７２と、コイル７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ，７３ｈ，７３ｉ，７３ｊ，７３ｋ，７３ｌを有している。
【００３４】
鉄心７２の形状は、１２個のスロット７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ，７４ｅ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｈ，７４ｉ，７４ｊ，７４ｋ，７４ｌと、１２個のティース７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄ，７５ｅ，７５ｆ，７５ｇ，７５ｈ，７５ｉ，７５ｊ，７５ｋ，７５ｌを有していて、各コイルは各ティースの部分に巻かれている。
【００３５】
一方、回転子７１は、鍛造した鉄で構成し磁路としても機能する鉄心７６の表面に、８個の永久磁石３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，４１を接着し、軸７７を中心に回転しながらトルクを圧縮するための機械的負荷（図示せず）に伝え、動力を供給するものとなっている。
【００３６】
ここで、永久磁石３４，３６，３８，４０については外側すなわち固定子７０に対向する面にＮ極とし、永久磁石３５，３７，３９，４１については外側すなわち固定子７０に対向する面にＳ極が出る構成としているため、極数８極の回転子７１を実現している。
【００３７】
したがって、本実施例では極数とスロット数の比は、８対１２、すなわち約分して２対３である。
【００３８】
図３は、実施例１の電動機４２の巻線３１，３２，３３の構成を示した結線図であり、いずれの巻線も４個のコイルの直列回路により構成されている。
【００３９】
すなわち、Ｕ相の巻線３１はコイル７３ａ，７３ｄ，７３ｇ，７３ｊ、Ｖ相の巻線３２はコイル７３ｂ，７３ｅ，７３ｈ，７３ｋ，Ｗ相の巻線３３はコイル７３ｃ，７３ｆ，７３ｉ，７３ｌの直列回路により構成されたものとなっているものである。
【００４０】
ここで、各コイルの片方につけられている黒丸印は、極性を示すものであり、各コイルは黒丸印のある方から電流が流れた場合に、各ティースの内側、すなわち回転子７１に対向する側にＮ極が発生するように巻かれている。
【００４１】
したがって、例えばＵ端子から電流を流し込むと、巻線３１を構成する４個のコイルによる起磁力は、図２上では９０度ずつずれた位置にあるコイルが同極（Ｎ極）となり、８極機として動作する。
【００４２】
このように１つの極が１つのコイルで構成される巻き方は、一般に集中巻と呼ばれるが、本実施例では各コイルの幅を電気角１２０度した集中巻としたことにより、いわゆるコイルエンド部の銅線長が短くでき、銅線の電気抵抗を低減でき、銅損を抑えるという効果を得ることができるものとなり、同時に電動機の形状と重量も小とすることができ、コストの低減が可能となるとともに、資源の有効利用にもつながり地球環境の保護にも貢献できるものとなる。
【００４３】
また、本実施例のような集中巻とした場合の製造上のメリットとして、分割コアなどと呼ばれるような鉄心７２を１２個に分割して製造し、コイル７３ａ〜７３ｌを巻いた後に溶接などにより１つの固定子７０となるようにする製造方法を採ることも可能となり、それによればスロット７４ａ〜７４ｌの面積に対する正味の銅線の断面積、いわゆる銅の占積率が著しく向上させることができ、よって銅損の低減など性能向上に寄与できるものとする効果も有している。
【００４４】
なお、請求項８に述べた極数とスロット数の比が２対３となる電動機の構成としては、本実施例の８極１２スロット以外にも、６極９スロットや４極６スロットなどでも良く、２極３スロットでも振動が問題とならない装置の場合などには有利な構成となる場合もある。
【００４５】
図４は、実施例１の制御回路５８の動作波形図を示しているものであり、図４（ア）は、位置検出手段４３からの入力信号Ｓ１の波形図、図４（イ）は、位置検出手段４３からの入力信号Ｓ２の波形図、図４（ウ）は、位置検出手段４３からの入力信号Ｓ３の波形図を示しているもので横軸は時間を電気角に変換したものをとっている。
【００４６】
なお、電気角は、一般に極数の１／２に機械角を乗じたものとなり、本実施例は電動機４２が８極である故、機械角９０度が電気角３６０度に相当するものとなる。
【００４７】
本実施例では、図２の矢印に示した回転方向、すなわち時計方向に回転が行われており、位置検出手段４３からは、Ｓ３，Ｓ２，Ｓ１の相順で信号が出力される。
【００４８】
位置検出手段４３は、いずれも対向する永久磁石の極がＮ極である場合にはハイ信号、Ｓ極である場合にはロー信号を、位置検知信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３として出力するものである。
【００４９】
Ｓ２はＳ１に対して電気角１２０度進んだ波形、Ｓ３はＳ２に対して電気角１２０度進んだ波形となっている。
【００５０】
そして、電気角６０度毎にＳ１，Ｓ２，Ｓ３の内のいずれか一つの信号の論理が変化していることから、位置検出手段４３の出力論理は、電気角６０度毎に順次変化するものとなっている。
【００５１】
図４（エ）は開閉素子５２のゲート信号ＵＰの波形、図４（オ）は開閉素子５３のゲート信号ＶＰの波形、図４（カ）は開閉素子５４のゲート信号ＷＰの波形、図４（キ）は開閉素子５５のゲート信号Ｕｎの波形、図４（ク）は開閉素子５６のゲート信号Ｖｎの波形、図４（ケ）は開閉素子５７のゲート信号Ｗｎの波形である。
【００５２】
いずれの開閉素子のゲート信号についても前半の電気角６０度の区間には、１５．６２５ｋＨｚをキャリア周波数としたパルス幅変調がかかり、後半の電気角６０度の区間はオンの信号を続けて出力しており、前半と後半の合計である電気角１２０度が通電区間と定義するものである。
【００５３】
また、本実施例では、電気角６０度毎に発生する位置検出手段４３の出力論理の組み合わせが変化するタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３．．．．に対して、電気角１０度に相当する期間進めたオンオフ制御としている。
【００５４】
図５は、図４の各開閉素子への信号Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎの前半の電気角６０度区間でのパルス幅変調のオン時間比率、すなわちデューティの変化を示している。
【００５５】
本実施例においては、パルス幅変調がなされる電気角６０度の区間の開始時点においては、４８％のデューティとしており、その後制御回路５８の内部のタイマーにより時間とともに直線的にデューティ値を減ずる演算をおこない、直線的にデューティが低減するものとなっている。
【００５６】
そして、開始から電気角１１度の時点でデューティの値が３３％となった後については、３３％の一定値を保ち、電気角６０度まで続けるものとなっている。
【００５７】
このように、時間に対して直線的にデューティ値が低下する制御を行わせる場合には、制御回路５８の負担は小さく、デューティの変化を時間関数として記憶しておくような手段、もしくはＰＬＬなどの構成で、位置検出手段４３からの信号をより高い分解能に変換して、電気角を推定した上で、ＲＯＭテーブルなどにその電気角の関数として記憶したデューティの値を順次読み出して制御を行うという構成としてももちろん実現できるものであるが、必ずしもそのような構成を取らなくとも十分実現できるものである。
【００５８】
図６（ア）の実線は電動機４２のＵ相の巻線３１に供給される電流Ｉｕの電流波形、図６（イ）は巻線３１の両端の無負荷誘導起電力Ｅｕの波形図であり、無負荷誘導起電力Ｅｕは電動機４２を例えば別の電動機などで外部から回転させた状態で、図３のＵ端子とＮ端子の間にオシロスコープのプローブを接続して観測したもので、Ｕ端子側をプラスとして示しているものである。
【００５９】
このような無負荷誘導起電力の波形は、電動機４２の巻線３１，３２，３３の仕様や、永久磁石３４〜４１の着磁分布等によって変化するものである。
【００６０】
３相は平等であるため、Ｖ相，Ｗ相については位相が１２０度ずつずれるものの、各波形についてはＵ相と全く同等である。
【００６１】
なお、Ｎ端子はオシロスコープでの観測のために仮に設けるものであり、本実施例では実動時にはどこにも接続する必要はない。
【００６２】
ちなみにＮ端子を用いず、Ｕ端子とＶ端子の間の、線間の無負荷誘導起電力を観測した場合には、図６（イ）の波形を電気角６０度ずらして足し合わせた、段を持った波形となり、図６（イ）とはかなり異なった波形となる。
【００６３】
なお、図６（ア）の破線はデューティを３５％の一定とし、かつ電気角１０度の進角も設けず（進角＝０）で運転した場合の電流波形であり、実線で示す波形とはトルクおよび速度はいずれも同条件であるが、図６（ア）の実線波形の方と破線波形を比較すると、実線波形の方が図６（イ）の波形により近いもの、すなわちほぼ相似形と言えるものとなる。
【００６４】
周知のように、永久磁石と巻線を有する電動機の場合、いわゆるフレミングの左手の法則により発生するトルクと速度の積（機械出力パワー）の瞬時値は、無負荷誘導起電力と電流値の積に等しいものとなるが、発明者らによる検討によれば、電流波形が無負荷誘導起電力波形とまったく相似であり、位相も同相である条件においては、一定の機械出力パワーを得る際に必要となる電流の実効値が最低で済むものとなる。
【００６５】
よって、本実施例のように無負荷誘導起電力波形に近い波形の電流を電動機に供給できる電動機駆動装置により、一定の機械出力パワー、すなわち一定の速度で一定のトルクを得るために、必要な電流の実効値を最低値に近づけることができる。
【００６６】
実施例１では、電気角１０度の進角と図５に示したデューティの変化により、巻線の電流の第５高調波率を４％としている。
【００６７】
ここで、第５高調波率とは、第５高調波の振幅を、基本波の振幅で除した値をパーセントで表した値と定義するものである。
【００６８】
一方無負荷誘導起電力については、第５高調波率は１２％で有り、前述の電流の第５高調波率の４％との差の絶対値は８％となり、１０％以下となっている。
【００６９】
なお、本実施例では第３高調波については、電流波形と無負荷誘導起電力波形ともほぼゼロであり、また無負荷誘導起電力波形の第７高調波率についても３％以下であったことから、波形の特徴は、ほぼ第５高調波率で定まるものとなり、事実上第５高調波率での論議が極めて有効なものとなる。
【００７０】
また、実施例１では、巻線の電流の波形率は０．１０となる。
【００７１】
波形率は、波形のゼロ点からゼロ点までの半周期間について、実効値を平均値で除した値であり、無負荷誘導起電力の波形率は０．１７となっている。
【００７２】
したがって、両者の波形率の差の絶対値は０．０７となり０．１以下となっている。
【００７３】
なお、実施例１では巻線の電流の基本波と無負荷誘導起電力の基本波との位相差は、電気角６度となる。
【００７４】
発明者らの実験によれば、巻線電流波形の第５高調波率と無負荷誘導起電力波形の第５高調波率との差の絶対値が、１０％以下である請求項６の条件を満たす場合に電動機４２の高効率化が実現するものであった。
【００７５】
また、巻線電流波形の波形率と無負荷誘導起電力波形の波形率との差の絶対値が０．１以下である請求項７の条件を満たす場合に、電動機４２の高効率化が実現するものであった。
【００７６】
無負荷誘導起電力の値は回転の速度に比例して変化し、１周期に当たる期間は速度に反比例するものとなるが、いずれの速度でも波形の形としては図６（イ）の波形とほぼ等しいものとなる。
【００７７】
電動機４２の速度制御を一定とする速度制御などを行うために、デューティを微調整する場合には、図５に示したデューティの特性を平行移動させるか、あるいはデューティの平坦部分（３３％）の値の変化などを行うことにより、電動機４２のトルクと速度の特性カーブが移動するので、負荷の変動に対しての速度の維持を行わせることもできるものとなる。
【００７８】
巻線３１，３２，３３の損失（銅損）は、電気抵抗の値に、電流の実効値の自乗を乗じた値であることが知られているが、前記の電流の実効値の低減により、銅損の低減が図られ、高効率での電動機４２の運転が可能となるものとなる。
【００７９】
特に、冷却システムは十分に冷却しており安定している条件、すなわち往復動式の圧縮機を速度約１６２０ｒ／ｍｉｎ、トルク２００ｍＮｍで駆動する条件では、動作点が低速低トルクであるため、機械出力の割に電動機の銅損が大きい条件となるが、このような動作条件で本実施例を使用した場合には、図６（ア）の破線で示すような、進角を行わず、デューティの変化も行わない通電区間１２０度の運転方法に比較して、電動機の効率向上の効果が高く、電動装置の消費電力を５％以上低減させることができるものとなる。
【００８０】
加えて、上記動作点での巻線の電流の最大値（ピーク値）の値も、図６（ア）の実線に示す本実施例の制御方法の方が１８％程度小さくなり、よって各開閉素子の電流定格値の低減もしくは開閉素子の損失低減による電動機駆動装置５０の効率向上も実現できる上、永久磁石３４〜４１の減磁を防ぐ効果もある。
【００８１】
一般に永久磁石を用いた電動機は、巻線の電流のピーク値が限度値を越えると、不可逆的な減磁が起こり、その後の装置の性能低下が発生するものであるが、本実施例のように同一のトルクにおける電流のピーク値が小さくて済むと、そのような問題を起こすことが防げるものとなる。
【００８２】
電動機駆動装置５０内に、別途巻線のピーク電流値を検知して、それが所定値に達した場合に、電流の制限もしくは遮断を行う手段を設け、上記減磁の問題を防ぐ構成とする場合においても、本発明の方法を用いることにより、その所定値を低く抑え、電動機４２内の永久磁石３４〜４１の材質も低コストのもの、あるいは厚さの薄いもので済ませることもでき、装置の低コスト化の効果を得ることもできる。
【００８３】
逆にピーク電流値が不変とした場合には、トルクをより大とした条件での運転も可能となり、例えば圧縮機を使用する上記の冷却システムにおいては、より短時間で庫内を急速に冷却することができるというような効果が得られる。
【００８４】
発明者らによる実験によれば、本実施例に使用した電動機４２に対し、巻線３１，３２，３３の電流を正弦波とした場合には、同一トルクでの巻線電流のピーク値は、やはり図６（ア）の実線よりも高くなるものであり、また高速域でも巻線の電流波形を正弦波とする場合には、巻線の巻数を減らすというような電動機の仕様変更も加わり、それを行った場合には、低速時の巻線の電流値は更に大となって、開閉素子のピーク電流値が増大することがわかっている。
【００８５】
加えて、電動機４２のティース７５ａ〜Ｌの部分の磁束密度についても、巻線３１，３２，３３の電流のピーク値が大きいと飽和してくるという性質があり、ピーク電流が抑えられれば飽和に対する余裕度を大きくとり：騒音の低減になるほか、ティース７５ａ〜Ｌの幅を小とするというような電動機４２の仕様の変更も可能となり、これによる鉄量の減少、銅線長の低減などの効果も上げることができるものである。
【００８６】
なお、本実施例においては各開閉素子の前半の電気角６０度をパルス幅変調し、後半の電気角６０度をオン状態に保つ制御をしていることから、電気角６０度毎に発生する開閉素子の切り換え直後の各巻線の両端電圧の跳ね上がりと巻線電流の急激な変化による騒音が低く抑えられるという効果を得ることができるものとなっているが、必ずしもこのような制御を行うことが必要であるというものではなく、例えば高電位側の開閉素子５２，５３，５４を前半の電気角６０度と後半の電気角６０度の両方について、図５のデューティ変化となる制御とし、低電位側の開閉素子５５，５６，５７は、電気角１２０度区間に渡ってオン状態を続ける制御としてもよい。
【００８７】
いずれの場合にも、通電区間を１２０度とすることは、本実施例のように位置検出手段４３を用いて位置検知を行う場合には、位置検出手段４３の出力信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジの間隔である電気角６０度に対して通電区間がちょうど２倍であることから、比較的簡単な論理で各開閉素子のオンオフの制御ができ、また冷却システムなど大きな起動トルクが必要な装置に使用することも可能であり、３相の電動機の駆動が安定に行うことができるものである。
【００８８】
本実施例で用いた電動機４２は、巻線３１，３２，３３をすべて集中巻で構成し、かつ極数とスロット数の比が２対３としていることから、コイル７３ａ〜７３ｌは幅が電気角電流で１２０度となり、各永久磁石３４〜４２を均一に着磁した場合には、巻線３１，３２，３３の無負荷誘導起電力はいずれも発生する区間が電気角１２０度となる。
【００８９】
よって、通電区間を１２０度とした場合に、残りの６０度の区間は無負荷誘導起電力も低く、よってその区間に巻線の電流を通じてもトルクの発生は少ないものであり、高効率の電動機動作を行わせる目的に対する障害となることはほとんどないものである。
【００９０】
ただし電動機を３相としない構成であっても、請求項１に述べられている無負荷誘導起電力波形と略相似形の電流が電動機に供給されるものであれば、その電動機として同一トルクを得るのに必要な電流の実効値がほぼ最低の値とすることができるという効果は上げることができるものとなり、電動機の高効率化による省エネルギー、および電動機の発熱の低減が実現できるものとなる。
【００９１】
また、本実施例の電動機４２を３相の巻線３１，３２，３３をスター結線としていることから、各巻線に流れる電流は、高電位側の開閉素子または低電位側の開閉素子のいずれかから供給されるものとなり、巻線の電流の制御はこれらの開閉素子のオンオフ動作により、ほぼ直接的に制御することが可能となり：例えば同じ３相であってもデルタ結線とした電動機構成と比較すると、環状に接続された３つの巻線を循環して流れる電流成分（３ｎ次の高調波成分、ただしｎは整数）の制御が困難であること、また１つの開閉素子から複数の巻線電流が流れるため各巻線の電流の波形の制御が困難となることを考慮すると、スター結線が巻線の電流波形制御を行うのに極めて有効であるものとなる。
【００９２】
実施例１は、上記の電動機構成により、デューティの変化波形を細かく記憶する記憶手段などを用いなくても進角と図５に示すような直線的なデューティの変化だけで、無負荷誘導起電力波形に十分近い巻線電流波形を実現し、高効率の電動機４２の駆動を実現できるものとなる。
【００９３】
なお、進角を実現するための手段としては、制御回路内で電気的に行う構成以外に、例えば位置検出手段４３の回路定数を調整することで実現することもでき、例えば圧縮機を駆動するための電動機などのように一方のみの回転運転をおこなうものであれば有効である場合がある。
【００９４】
ただし、トルクと速度によって決まる電動機４２の動作条件が異なると、デューティの変化波形や進角の量も異なったものとした方が、より無負荷誘導起電力波形に近い巻線の電流波形とすることができるものであることから、複数の負荷条件で、いずれも高効率の効果を確保するには、速度あるいは電流の値に応じて、それらを変化させるなどの構成を追加すれば実現できる。
【００９５】
（実施例２）
図７は本発明の他の実施例における冷却システムの圧縮機駆動装置の動作波形図を示すものである。
【００９６】
実施例２においても、電動機駆動装置および電動機については、実施例１を示す図１と全く同等の回路図で実現され、制御回路５８の動作のみが異なる。
【００９７】
実施例２においては、開閉素子５２，５３，５４，５５，５６，５７のオン期間、すなわちパルス幅変調がかけられている期間とオン状態を続ける期間の和が、電気角で１４０度となっており、この区間が巻線への電流供給が行われる通電区間と定義されるため、請求項３に述べられている、通電区間の電気角が１２０度より大で１４５度以下であるものとなっている。
【００９８】
なお、本実施例では各開閉素子は、いずれも電気角６０度の区間にはオン状態を続けるという制御を行うことにより、３相の巻線３１，３２，３３のＵ，Ｖ，Ｗ端子の内１つは常にコンデンサ６４の高電位側またはコンデンサ６５の低電位側の端子の電位に固定されるものとなっている。
【００９９】
しかし、請求項５の構成として１つの端子の電位の固定を行うことはどうしても必要なものではなく、通電区間が電気角１２０度より大で１４５度より小であればよい。
【０１００】
図８（ア）は、電動機４２のＵ相の巻線３１に供給される電流Ｉｕの電流波形、図６（イ）は巻線３１の両端の無負荷誘導起電力Ｅｕの波形図を示している。
【０１０１】
実施例２では通電区間が電気角１４０度であり、実施例１よりも、もう２０度大であることから、進角やデューティの変化などにより、巻線３１の電流波形を、より図８（イ）に示す無負荷誘導起電力波形に近づけることができるものとなり、それによって電動機４２の効率向上の効果は実施例１よりも大となる。
【０１０２】
ただし、制御回路５８がなすべき仕事が実施例１よりも若干増えるものとなり、例えばマイクロコンピュータなどを若干能力のあるものとする必要がある。
【０１０３】
また、巻線電流波形を滑らかなもの、すなわち電流の時間的変化を過大とすることも防止することができることから、騒音の低減も可能となる。
【０１０４】
なお、本実施例では図７の例えば（ア）と（エ）を見比べると、高電位側と低電位側の開閉素子がいずれもオフとなる期間が、通電区間の前または後に電気角４０度ずつ存在し、この期間には位置検知の方法として、電動機４２の端子電圧からの検知が可能となる。
【０１０５】
発明者らによる実験によれば、高電位側と低電位側の開閉素子が共にオフとなる期間が電気角３５度以上であれば、上記のようなホールＩＣを用いない位置検知方法が実現できることが確認された。
【０１０６】
よって通電区間は最大１４５度とすることができるものである。
【０１０７】
また、通電区間の開始のタイミングの決定には、アナログ式の積分回路や、マイクロコンピュータ内のタイマー等が使用され、それらの時定数、タイマーの設定時間の調整により、進角の調整も可能であり、巻線の電流波形を無負荷誘導起電力波形と相似形に近づけることができる。
【０１０８】
起動時においては誘導起電力が無いことから、上記位置検知方法は使用せず、強制的に周波数を上昇させ、同期機として起動させ、しかる後に位置検知による運転に切り換えるものとなる。
【０１０９】
なお、本実施例では図７に見られるように、１４０度通電区間は、高電位側または低電位側のいずれか一方はオフ状態を保っているが、特にそのような制御に限られるものではなく、高電位側の開閉素子と低電位側の開閉素子とをパルス幅変調のキャリア周期内で所定のデッドタイムを挟んで交互にオンさせるものなどでもよい。
【０１１０】
（実施例３）
図９は、本発明の実施例３の電動機駆動装置の動作波形図を示している。
【０１１１】
実施例３においても、電動機駆動装置および電動機については、実施例１を示す図１と全く同等の回路図で実現され、制御回路５８の動作のみが異なる。
【０１１２】
図９においては、ほぼ絶え間なく各開閉素子のパルス幅変調を行い通電を行っている。
【０１１３】
したがって、電流の波形がほぼ全周期にわたって変化させることが可能となり、実施例２よりもさらに電流波形を無負荷誘導起電力波形に近づけることができるものとなる。
【０１１４】
ただし、高電位側と低電位側の開閉素子が共にオフを保つ期間が無いことから、電動機の端子電圧からの位置検知は困難となり、例えば３相の内の２相の電流を直接検知する電流検知手段を別に設けて、その電流の位相などから位置検知を行う方法などを使用することは可能であり、かつ前記電流検知手段からの電流波形が、無負荷誘導起電力波形と等しくなるようにデューティ変化を行わせれば、電動機駆動装置の構成は若干複雑にはなるが、ほぼ無負荷誘導起電力の波形と相似形の電流波形を実現することができ、やはり電動機の高効率化が行えるものとなる。
【０１１５】
このような電流検知手段を設ける場合には、３相のすべてに設けても良いが、３相３線の場合であれば、３相の内の２相の電流のみを検知するようにした上で、残りの１相に関しては３相の電流の瞬時値の和が常にゼロとなることを利用して、演算により求めることもできる。
【０１１６】
また、１相のみの電流を検知し、それを電気的に１２０度ずつずらして他の２相の電流とする構成であっても、十分な性能が発揮できる場合もある。
【０１１７】
なお、本実施例では図９に示すように、すべての開閉素子がいつもパルス幅変調を行っているが、このような制御以外にも例えば常に３相の内の１相については高電位側または低電位側の開閉素子をオン状態に固定する方法や、３相のパルス幅変調のデューティの変化の波形に３ｎ次の高調波を重畳させるものなどであってもよい。
【０１１８】
（実施例４）
図１０は、実施例４の電動装置の回路図を示している。
【０１１９】
実施例４においても、電動機４２および電動機駆動装置５０については、実施例１を示す図１と同等の構成であり、電動機駆動装置５０が、ニッケル水素式の蓄電池を６本直列にして構成した直流電源７８を受け、直流から交流の変換を行って電動機４２に対して、電動機４２の無負荷誘導起電力波形と略相似形の電流を巻線３１，３２，３３に供給するという点が異なるものである。
【０１２０】
実施例４においても、制御回路５８により、実施例１〜３に示したような開閉素子５２，５３，５４，５５，５６，５７の制御を行うことにより、電動機４２を高効率で駆動することができるものとなる。
【０１２１】
特に蓄電池７８を使用していることから、燃料電池や太陽電池などのクリーンなエネルギーを利用して発生させた電力を予め蓄電池に蓄えておくことができ、必要に応じてこの蓄電池のエネルギーを使用して冷却システムを冷却することができる。また、車載用の冷却システムなどに利用できるものとなる。
【０１２２】
実施例では、実施例１のような倍電圧整流を用いるものと比較して、直流電源７８の電圧にリプル分を含まないものであることから、巻線３１，３２，３３の電流波形は、より安定となり、無負荷誘導起電力波形に近づけやすいという効果もある。また、圧縮機を高効率で駆動することができるので蓄電池７８に蓄えられたエネルギーを有効に使用することができる。
【０１２３】
（実施例５）
図１１（ア）は、本発明の実施例５の電動装置７９の回路図である。
【０１２４】
図１１（ア）において電動装置７９は、実施例１と同等の構成の電動機４２、電動機駆動装置８０により構成されており、１００ボルト６０ヘルツの交流電源６０を受けている。
【０１２５】
電動機駆動装置８０は、６個の開閉回路８１，８２，８３，８４，８５，８６とこれらの開閉回路のオンオフを制御する制御回路８７によって構成された電力供給手段８８と、チョークコイル８９，コンデンサ９０により構成されている。
【０１２６】
図１１（イ）は、開閉回路８１の詳細回路図であり、シリコンのブリッジ形の整流器９１とＭＯＳＦＥＴ９２により構成された双方向のオンオフができるものとなっている。
【０１２７】
本実施例では、開閉回路８２〜８６についても開閉回路８１と全く同等の構成のものを使用しているが、必ずしもこのような構成である必要はなく、シリコンあるいはセレンなどのブリッジ式の回路を使用したのは一例であり、要は双方向のオンオフができるもので有ればよい。
【０１２８】
以上の構成における動作は、制御回路８７は、実施例１と同様に電動機４２からの位置検知信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を受けるが、同時に交流電源６０の電圧ＶＡＣの瞬時値を検知し、その値に応じて、開閉回路８１，８２，８３，８４，８５，８６のオンオフを制御し、電動機４２の巻線３１，３２，３３の電流波形を、電動機４２の無負荷誘導起電力とほぼ相似形となるような制御を行わせるものである。
【０１２９】
また、チョークコイル８９とコンデンサ９０は、電力供給手段８８に入力される交流電圧の安定化を図るものであり、また同時に交流電源６０から入力される電流の高周波成分を除去するという作用を行うものである。
【０１３０】
実施例１が、交流電源６０からの交流を一旦直流に整流してから、さらに交流に変換して電動機４２に供給しているのに対し、実施例２の電動駆動装置８０は、交流電源６０から直接交流の電流を電動機４２に供給する構成で請求項３を実現するものであるから、特に双方向の開閉回路８１〜８６の構成をモジュール化などにより簡略化すれば、電動機駆動装置８０の構成が非常に簡単なものとすることができるという効果がある。
【０１３１】
以上述べてきたように、実施例１〜実施例５の冷却システムは、いずれも電動機４２の巻線３１，３２，３３に供給する電流の実効値が小さくともトルクが得られるものとなるため、電動機４２の銅損が低減し、高効率の運転が可能となるものである。
【０１３２】
なお、各実施例では、電動機４２の３相の巻線３１，３２，３３をスター結線としているため、電動機駆動装置５０に３線で接続した場合、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相の電流の瞬時値の和が常にゼロであるという制限が加わるものとなる。
【０１３３】
しかしながら、各実施例の電動機４２は、集中巻でかつ極数とスロット数の比を２対３としていることから、やはり３相の巻線３１，３２，３３の無負荷誘導起電力についても瞬時値の和は常にほぼゼロとなる特性を有するものとなり、前述した３相の電流の瞬時値の和がゼロとなるという制限の下でも、巻線電流波形を無負荷誘導起電力波形に十分近いものとすることができるものとなる。
【０１３４】
なお、３相の無負荷誘導起電力の瞬時値の和が常にゼロとなることは、下記の様に説明される。図２に示したスロット７４ａ〜７４ｌ内の磁束が、ティース７５ａ〜７５ｌ内を通る磁束に対して無視できるほど小さいものとすると、隣あった２つのコイルの同一スロットにある部分については等しい値の誘導起電力を発生するものとなり、これが１２個のコイル７３ａ〜７３ｌのずべてにおいて起こることから、３相の巻線３１，３２，３３の無負荷誘導起電力の和は、すなわち１２個のコイル７３ａ〜７３ｌをすべて直列に接続した状態における両端の電圧となり、極性を考慮すると同一スロット内の等しい起電力はキャンセルされ、結果として無負荷誘導起電力の瞬時値は常にゼロとなる。
【０１３５】
ちなみに周波数面で表現した場合には、無負荷誘導起電力と巻線の電流は、いずれも３ｎ次の高調波がほぼゼロとなる。
【０１３６】
ただし、集中巻でなく分布巻とした場合でも、例えば同一スロットに隣のコイルを同一巻数ずつ配置するなどすれば、やはり３相の巻線の無負荷誘導起電力の瞬時値の和はゼロとすることができるので、そのような構成をとれば集中巻でなくとも請求項９は非常に有効となる。
【０１３７】
電動機４２を分布巻として、３相の各巻線の無負荷誘導起電力波形の３ｎ次高調波成分が発生する場合には、３相のスター結線においては、どうしても電流波形が無負荷誘導起電力との相似形からずれたものとなるが、その場合にも他の次数の高調波により、かなり相似形に近づける請求項１を使用できる場合は多く、その場合には電動機４２の高効率化が実現できる。
【０１３８】
なお、３相であっても３線とせずに、スター結線の中点、すなわち図３のＮで示す点を引き出して合計４本の線で電動機駆動装置５０の例えば図１のコンデンサ６４，６５の接続点に接続した場合には、３ｎ次高調波成分の電流が巻線３１，３２，３３に供給することができるようになり、いかなる次数の高調波でも電動機４２に供給することができる極めて自由度の高い制御が可能となり、電動機の無負荷誘導起電力波形に係わらず、請求項１の構成を実現することができるものとなる。
【０１３９】
また、電動機４２と電動機駆動装置５０を含む電動装置とした場合には、使用される電動機４２の無負荷誘導起電力波形は固定され、それに相似の電流波形を供給する電動機駆動装置５０の使用を実現することができ、銅損の低減を十分発揮させることができるものとなるが、例えば産業用などで、電動機４２が別売であり、電動機駆動装置５０のみが単独で取引されるものについても、セットで使用される電動機４２の無負荷誘導起電力波形にほぼ相似波形となる電流波形を供給するものとしておくことにより、やはり同等の効果が得られるものとなる。
【０１４０】
また、電動機４２を構成要素としている電動装置のサービス部品として供給される電動駆動装置５０についても同様であり、いずれも請求項１〜請求項７の範疇となるものである。
【０１４１】
接続される電動機４２が１種類ではなく、複数の種類のものであるならば、複数の形の電流波形を供給できるような設定を設けておいて、実際に使用される電動機の種類に応じて使用者が選択する構成や、読み書きが可能な記憶手段を設けて、何らかの方法で電動機を無負荷回転させた時の電動機端子電圧から無負荷誘導起電力波形を読みとって前記記憶手段に登録し、その後の運転時には記憶された波形を読み出して、電流波形とするような制御を行うなどしてもよい。
【０１４２】
また、各実施例で述べた電動機４２は、図２に示しているように永久磁石３４〜４１を鉄心７６の表面に接着して回転子７１を構成するＳＰＭ構成としていることから、回転子７１が回転しても巻線３１，３２，３３の自己インダクタンスおよび相互インダクタンスの値はほぼ一定であり、そのため発生するトルクはフレミングの左手の法則によるもののみとなるが、例えば永久磁石３４〜４１を鉄心７６の内部に埋め込んで設けるＩＰＭ構成とすることもでき、その場合には、発生トルクは上記のフレミングの左手の法則によるトルク以外に、リラクタンストルクと呼ばれるトルクが重畳されるものとなる。
【０１４３】
リラクタンストルクの値は、大別して自己インダクタンスの変化によって発生する第１のリラクタンストルクと、相互インダクタンスの変化によって発生する第２のリラクタンストルクがあり、第１のリラクタンストルクの値は巻線毎に流れる電流の瞬時値の自乗にインダクタンスを機械角で微分した値を乗じた値の半分の和、第２のリラクタンストルクの値は２つの巻線の電流の積にその２つの巻線間の相互インダクタンスを機械角で微分した値を乗じた値の和となる。
【０１４４】
例えば、各実施例の電力供給手段５１の外に、第１と第２のリラクタンストルクの片方もしくは両方の値を、無負荷誘導起電力波形に加算する補正手段を追加してリラクタンストルクに対応する巻線電流波形も供給する構成とすれば、リラクタンストルクも有効に利用した高効率の電動機の運転ができるものとなる。
【０１４５】
なお、その場合にも開閉素子５２〜５７などは電力供給手段５０の構成要素となっているものがそのまま使用でき、各開閉素子のオンオフ制御のパターンが若干変化するだけで実現できるものであることから、さほどのコストアップにはならない。
【０１４６】
【発明の効果】
以上のように請求項１は、３相の巻線を構成し鉄心に巻かれた複数のコイルを備えた固定子と複数の永久磁石を備えた回転子とを有する３相の電動機と、前記電動機により圧縮動作を行う圧縮要素と、前記電動機と前記圧縮要素からなり冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、前記電動機の誘導起電力を基に前記回転子の位置を検出する位置検出手段と、複数の開閉素子と前記開閉素子の導通と非導通を制御する制御回路とを備え直流電圧が供給され前記位置検出手段からの信号を受け前記巻線に電流を供給する電力供給手段とを有し、前記制御回路は、前記巻線に流れる電流が正弦波の波形とならずに予め前記電動機を外部から回転させて観測した前記電動機の前記巻線の無負荷誘導起電力波形と略相似波形の電流となるように前記開閉素子の導通と非導通を制御することにより、発生するトルクに対する電流の実効値を最低とし、銅損を低減することにより効率向上が図れるものである。
【０１４７】
また請求項２に記載の発明は、特に請求項１記載の冷却システムを、通電区間の電気角が略１２０度である構成としたものであり、比較的簡単な構成でありながら、銅損を低減することにより３相の電動機を高効率で運転させることを可能としたものである。
【０１４８】
また請求項３に記載の発明は、特に請求項１記載の冷却システムを、通電区間の電気角が１２０度より大で１４５度以下としたことにより、銅損を低減することにより３相の電動機を高効率で運転させることを可能とすると共に、低騒音，低振動を実現したものである。
【０１４９】
また請求項４に記載の発明は、特に請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の冷却システムを、巻線電流波形の第５高調波率と無負荷誘導起電力の第５高調波率の差の絶対値を、１０％以下としたことにより、銅損を十分に低減し、電動機を高効率で運転させることを可能としたものである。
【０１５０】
また請求項５に記載の発明は、特に請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の冷却システムを、巻線電流波形の波形率と無負荷誘導起電力の波形率の差の絶対値は、０．１以下である構成としたことにより、銅損を十分に低減し、電動機を高効率で運転させることを可能としたものである。
【０１５１】
また請求項６に記載の発明は、特に請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の電動装置の巻線を、３相のスター結線としたものであり、３相の電力を電動機に供給することから、簡単な構成でありながら、銅損を低減し、電動機の高効率運転による電動機の発熱の低減と装置の省エネルギー化を実現したものである。
【０１５２】
また請求項７に記載の発明は、特に請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の電動装置電動機を、集中巻の構成としたことにより、特に巻線抵抗を抑えて銅損をさらに低減し、電動機の高効率運転による電動機の発熱の低減と装置の省エネルギー化をより効果的に実現したものである。
【０１５３】
また請求項８に記載の発明は、特に請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の電動装置電動機を、極数とスロット数の比が２対３の構成としたことにより、一層銅損を低減し、電動機の高効率運転による電動機の発熱の低減と装置の省エネルギー化をより効果的に実現したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における冷却システムの圧縮機駆動装置の回路図
【図２】本発明の実施例１における圧縮機の電動機４２の構成図
【図３】本発明の実施例１における電動機４２の巻線の結線図
【図４】本発明の実施例１における圧縮機駆動装置の各部動作波形図
【図５】本発明の実施例１における制御回路のデューティ変化の波形図
【図６】（ア）本発明の実施例１における電動機の巻線の電流波形図
（イ）本発明の実施例１における電動機の無負荷誘導起電力波形図
【図７】本発明の実施例２における冷却システムの圧縮機駆動装置の各部動作波形図
【図８】（ア）本発明の実施例２における電動機の巻線の電流波形図
（イ）本発明の実施例２における電動機の無負荷誘導起電力波形図
【図９】本発明の実施例３における冷却システムの圧縮機駆動装置の各部動作波形図
【図１０】本発明の実施例４における冷却システムの圧縮機制御装置の回路図
【図１１】本発明の実施例５における冷却システムの圧縮機駆動装置の回路図
【図１２】従来の技術における電動装置の回路図
【図１３】同、電動装置の電動機の断面図
【符号の説明】
３１，３２，３３ 巻線
３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，４１ 永久磁石
４２ 電動機
５０，８０ 電動機駆動装置
５１，８８ 電力供給手段
６０ 交流電源
７８ 直流電源

Claims (8)

1. ３相の巻線を構成し鉄心に巻かれた複数のコイルを備えた固定子と複数の永久磁石を備えた回転子とを有する３相の電動機と、前記電動機により圧縮動作を行う圧縮要素と、前記電動機と前記圧縮要素からなり冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、前記電動機の誘導起電力を基に前記回転子の位置を検出する位置検出手段と、複数の開閉素子と前記開閉素子の導通と非導通を制御する制御回路とを備え直流電圧が供給され前記位置検出手段からの信号を受け前記巻線に電流を供給する電力供給手段とを有し、前記制御回路は、前記巻線に流れる電流が正弦波の波形とならずに予め前記電動機を外部から回転させて観測した前記電動機の前記巻線の無負荷誘導起電力波形と略相似波形の電流となるように前記開閉素子の導通と非導通を制御することを特徴とする冷却システム。
2. 通電区間の電気角が略１２０度である請求項１記載の冷却システム。
3. 通電区間の電気角が１２０度より大で１４５度以下である請求項１記載の冷却システム。
4. 巻線電流波形の第５高調波率と無負荷誘導起電力の第５高調波率の差の絶対値は、１０％以下である請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の冷却システム。
5. 巻線電流波形の波形率と無負荷誘導起電力の波形率の差の絶対値は、０．１以下である請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の冷却システム。
6. 巻線は３相のスター結線とした請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の冷却システム。
7. 巻線は、集中巻とした請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の冷却システム。
8. 電動機は、極数とスロット数の比を２対３とした請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の冷却システム。

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