JP5865327B2 - Motor drive control device, air conditioner, ventilation fan and heat pump type water heater - Google Patents

Motor drive control device, air conditioner, ventilation fan and heat pump type water heater Download PDF

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Description

本発明は、ファンを回転させるモータを駆動するモータ駆動制御装置並びにそれを搭載した空気調和機、換気扇及びヒートポンプタイプの給湯機に関するものである。   The present invention relates to a motor drive control device that drives a motor that rotates a fan, and to an air conditioner, a ventilation fan, and a heat pump type water heater equipped with the motor drive control device.

従来の空気調和機においては、外風によりファンが回転し、当該ファンの回転により発生するモータの起電力から、モータ及び駆動回路の保護するものとして、リレーなどの開閉装置を用いモータと駆動回路を切り離す方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   In a conventional air conditioner, a motor and a drive circuit using a switching device such as a relay are used to protect the motor and the drive circuit from the electromotive force of the motor that is generated by the rotation of the fan when the fan rotates. Is disclosed (for example, see Patent Document 1).

また、外風による室外機の起電力発生時に、圧縮機を駆動し起電力を消費し駆動回路の破壊を防止する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, a method is disclosed in which, when an electromotive force is generated in an outdoor unit due to outside wind, the compressor is driven to consume the electromotive force and prevent the drive circuit from being destroyed (see, for example, Patent Document 2).

さらに電流検出値が保護レベルを超えたときスイッチング素子をオフ状態に復帰させて起動を停止し、モータ及び駆動回路の保護する方法について開示されている(例えば、特許文献3参照)。   Furthermore, a method is disclosed in which when the detected current value exceeds the protection level, the switching element is returned to the off state to stop the start-up, and the motor and the drive circuit are protected (see, for example, Patent Document 3).

また、駆動回路のうち、整流回路出力の電解コンデンサの容量を低減しコストや駆動回路の重量を低減する方法について開示されている(例えば、特許文献4参照)。   In addition, a method for reducing the capacity of an electrolytic capacitor output from a rectifier circuit in a drive circuit to reduce cost and weight of the drive circuit is disclosed (for example, see Patent Document 4).

特開昭63−103621号公報JP-A-63-103621 特開2001−263767号公報JP 2001-263767 A 特開2005−124330号公報JP 2005-124330 A 特開2005−20986号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-20986

従来の技術においては、外風によりファンが回転し、当該ファンの回転により発生するモータの起電力から、モータ及び駆動回路を保護するため、リレーなどの開閉装置を用いてモータと駆動回路とを切り離しているので、開閉手段の追加では回路のコストアップを招き、また、停電等の発生時においては開閉手段への電源供給が間欠的な接点の開閉が発生し接点寿命の確保が困難であるという課題があった。また、接点寿命の問題においては、半導体を用いることも考えられるが、耐圧が必要となることから、やはり保護のために追加する回路がコストアップとなるという課題があった。   In the conventional technology, the fan and the drive circuit are rotated by outside wind, and the motor and the drive circuit are connected by using a switching device such as a relay in order to protect the motor and the drive circuit from the electromotive force of the motor generated by the rotation of the fan. Since it is disconnected, the addition of switching means will increase the cost of the circuit, and in the event of a power failure, the power supply to the switching means will cause intermittent contact switching, making it difficult to ensure contact life There was a problem. Further, in the problem of contact life, it may be possible to use a semiconductor. However, since a withstand voltage is required, there is a problem that a circuit added for protection also increases the cost.

また、圧縮機を駆動させ起電力による回生電圧を抑制する従来技術においては、圧縮機の駆動系が保護動作に入っているタイミングに外風が発生した場合、回生電圧の抑制ができないという課題があった。   Further, in the conventional technology that drives the compressor and suppresses the regenerative voltage due to the electromotive force, there is a problem that the regenerative voltage cannot be suppressed when outside wind occurs at the timing when the drive system of the compressor enters the protection operation. there were.

また、圧縮機において近年技術開発が活発化している、整流回路出力の電解コンデンサの容量を低減する技術を駆動回路に適用する場合には、特に、回生による直流電圧の上昇速度が増加し圧縮機との強調による、駆動回路耐圧破壊の抑止が難しくなるという課題があった。   In addition, when the technology for reducing the capacity of the electrolytic capacitor of the output of the rectifier circuit, which has been actively developed in recent years, is applied to the drive circuit, the rate of increase of the DC voltage due to regeneration increases, and the compressor There is a problem that it becomes difficult to prevent the breakdown of the breakdown voltage of the drive circuit.

また、スイッチング素子を全てオフ状態にすることで保護する場合は、駆動回路のスイッチング素子の耐圧が必要となり、コストアップとなる。逆にスイッチング素子の耐圧を下げようとすれば、モータの起電力を低下させる必要があり、その場合通常運転時のモータ電流が増加し、定常運転時の回路およびモータ損失が増加するという課題があり、近年、地球温暖化対策の観点から、空気調和機に求められる損失の低減が大きな課題となっている。   Further, when protection is performed by turning off all the switching elements, the withstand voltage of the switching elements of the drive circuit is required, resulting in an increase in cost. Conversely, if the breakdown voltage of the switching element is to be lowered, it is necessary to lower the electromotive force of the motor. In this case, the motor current during normal operation increases, and the circuit and motor loss during steady operation increase. In recent years, from the viewpoint of global warming countermeasures, the reduction of losses required for air conditioners has become a major issue.

さらに、モータの起電力を低下させる場合、モータ巻き線のターン数も制限され、巻き線インダクタンス値が小さくなり、インバータで駆動した場合、巻き線電流の時間変化di/dtが大きくなる。この急激な電流変化によりモータの騒音や電磁ノイズが増加するという課題があった。   Further, when the electromotive force of the motor is reduced, the number of turns of the motor winding is limited, the winding inductance value becomes small, and when driven by an inverter, the time change di / dt of the winding current becomes large. There has been a problem that motor noise and electromagnetic noise increase due to this rapid current change.

また、外風によってモータが回転することにより発生するモータの誘起電圧が、駆動回路の耐圧を越えた場合、パワー素子や電解コンデンサ等の大型部品の破壊につながる。これにより駆動回路の修理費用が発生したり、部品交換や修理が完了するまで空気調和機などが使えないといった、使用者に不快感を与えることがあるという課題があった。   Further, when the induced voltage of the motor generated by the rotation of the motor by the external wind exceeds the withstand voltage of the drive circuit, large components such as power elements and electrolytic capacitors are destroyed. As a result, there has been a problem that the user may feel uncomfortable that the repair cost of the drive circuit is generated or the air conditioner cannot be used until the parts replacement and repair are completed.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、外風によりファンが回転して、当該ファンの回転により発生するモータの起電力からモータ駆動制御装置を保護することができ、モータ巻き線のターン数を増加させることができ、モータ電流を低減することができるモータ駆動制御装置を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can protect a motor drive control device from an electromotive force of a motor generated by rotation of the fan due to rotation of the fan by outside wind. Thus, a motor drive control device capable of increasing the number of turns of the motor winding and reducing the motor current is obtained.

本発明に係るモータ駆動制御装置は、ファンを回転させ、巻き線の各相の片端が結線されているモータを駆動するモータ駆動制御装置であって、直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに印加するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御して前記モータの運転を制御する制御手段と、前記インバータ回路に電源を供給する電源線の電圧を検出する母線電圧検出手段とを備え、前記モータは、当該モータの回転数が実運転域の回転数より高回転数になる外風条件時に、線間電圧が前記インバータ回路の耐圧以上となる起電力を発生し、前記インバータ回路は、前記巻き線の各相の片端にスイッチング素子を有し、前記モータの起電力による前記電源線の電圧が一定電圧以上になったことを前記母線電圧検出手段が検知すると、前記制御手段は、前記スイッチング素子のスイッチパターンを制御して、前記モータの前記巻き線の各相の片端を前記スイッチング素子を経由して短絡するものである。 A motor drive control device according to the present invention is a motor drive control device that rotates a fan and drives a motor in which one end of each phase of a winding is connected, and converts the DC voltage into an AC voltage to convert the motor An inverter circuit that is applied to the inverter circuit, a control unit that controls the operation of the motor by controlling the inverter circuit, and a bus voltage detection unit that detects a voltage of a power supply line that supplies power to the inverter circuit. Generates an electromotive force in which the line voltage is equal to or higher than the withstand voltage of the inverter circuit under an outdoor wind condition in which the rotation speed of the motor is higher than the rotation speed in the actual operation range, and the inverter circuit A switching element at one end of each phase of the wire, and when the bus voltage detection means detects that the voltage of the power supply line due to the electromotive force of the motor is equal to or higher than a certain voltage, the control Stage, the controls the switch patterns of the switching elements, the phases of one end of the winding of the motor is to short-circuit via the switching element.

この発明は、外風によりファンが回転して、当該ファンの回転により発生するモータの起電力からモータ駆動制御装置を保護することができるので、モータ巻き線のターン数を増加させることができ、モータ電流を低減することができる。   Since the present invention can protect the motor drive control device from the electromotive force of the motor generated by the rotation of the fan due to the rotation of the fan, the number of turns of the motor winding can be increased, The motor current can be reduced.

本発明の実施の形態1に係る空気調和機の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機の室外機の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the outdoor unit of the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るモータ駆動制御装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a motor drive control device according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る室外ファン回転数とモータ線間電圧との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the outdoor fan rotation speed and motor line voltage which concern on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るモータ駆動制御装置の回路図である。It is a circuit diagram of the motor drive control apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るモータ駆動制御装置の回路図である。It is a circuit diagram of the motor drive control apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るモータ駆動制御装置の回路図である。It is a circuit diagram of the motor drive control apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るモータ駆動制御装置の回路図である。It is a circuit diagram of the motor drive control apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るモータ駆動制御装置の回路図である。It is a circuit diagram of the motor drive control apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態9に係る換気扇の断面を模式的に示した概略構成図である。It is the schematic block diagram which showed typically the cross section of the ventilation fan which concerns on Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態10に係るヒートポンプタイプの給湯器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the heat pump type water heater which concerns on Embodiment 10 of this invention. 温度上昇に対し保磁力が低下する永久磁石のBH特性を示す図である。It is a figure which shows the BH characteristic of the permanent magnet from which a coercive force falls with respect to a temperature rise. 短絡ブレーキ時のモータ内部の温度上昇を示す図である。It is a figure which shows the temperature rise inside a motor at the time of a short circuit brake. 温度上昇に対し保磁力が上昇する永久磁石のBH特性を示す図である。It is a figure which shows the BH characteristic of the permanent magnet which a coercive force raises with respect to a temperature rise. ステータ内に永久磁石を用いたモータ構造図である。It is a motor structure figure using a permanent magnet in a stator.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る空気調和機の概略構成図である。図1において、実施の形態1に係る空気調和機は、冷凍サイクルを構成する圧縮機103、四方弁104、室外熱交換器105、膨張弁106、室内熱交換器107、室外ファン108及び室内ファン109を備えている。さらに空気調和機は、商用電源1に接続され、圧縮機103のモータ駆動を行う圧縮機インバータ102、室外ファン108を回転させるモータ7(後述)を駆動するモータ駆動制御装置110、室内ファン109の速度制御回路112、空気調和機全体の制御する空気調和機制御部113、赤外リモコンの受光部114、装置の異常を使用者に伝える異常表示部115、使用者が操作を行うための赤外リモコン116により構成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner according to Embodiment 1 of the present invention. 1, the air conditioner according to Embodiment 1 includes a compressor 103, a four-way valve 104, an outdoor heat exchanger 105, an expansion valve 106, an indoor heat exchanger 107, an outdoor fan 108, and an indoor fan that constitute a refrigeration cycle. 109. Further, the air conditioner is connected to the commercial power source 1, and includes a compressor inverter 102 that drives the motor of the compressor 103, a motor drive control device 110 that drives a motor 7 (described later) that rotates the outdoor fan 108, and an indoor fan 109. Speed control circuit 112, air conditioner control unit 113 that controls the entire air conditioner, light receiving unit 114 of an infrared remote controller, abnormality display unit 115 that informs the user of an abnormality of the device, infrared for the user to operate The remote control 116 is used.

図2は本発明の実施の形態1に係る空気調和機の室外機の概略構成図である。図2において、室外機117の左側部と後背部に室外熱交換器105が配置され、右側部に圧縮機103が配置される。そして、室外熱交換器105の内側に室外ファン108が設けられている。室外ファン108は、プロペラファン108Fと、モータ駆動制御装置110により駆動されるモータ7(後述)とにより構成されており、プロペラファン108Fを回転することにより、図2に示すA及びB矢印方向から外気を吸い込みC矢印方向に吐出することによって室外熱交換器105の熱交換を促進するように構成されている。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the outdoor unit of the air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 2, the outdoor heat exchanger 105 is arrange | positioned at the left side part and back part of the outdoor unit 117, and the compressor 103 is arrange | positioned at the right side part. An outdoor fan 108 is provided inside the outdoor heat exchanger 105. The outdoor fan 108 is constituted by a propeller fan 108F and a motor 7 (described later) driven by a motor drive control device 110. By rotating the propeller fan 108F, the outdoor fan 108F is viewed from the directions of arrows A and B shown in FIG. The outdoor heat exchanger 105 is configured to promote heat exchange by sucking outside air and discharging it in the direction of arrow C.

つまり、モータ駆動制御装置110は、通常運転時には、図2に示すA及びB矢印方向からC矢印方向へ風を発生させる回転方向(正方向)にプロペラファン108Fを回転させて室外熱交換器105の冷却を行う。即ちモータ7が正方向に回転するようにモータトルクを発生させる。
尚、室外機117は、屋外に設置される。
That is, during normal operation, the motor drive control device 110 rotates the propeller fan 108F in the rotation direction (forward direction) that generates wind from the A and B arrow directions shown in FIG. Cool down. That is, motor torque is generated so that the motor 7 rotates in the positive direction.
The outdoor unit 117 is installed outdoors.

図3は本発明の実施の形態1に係るモータ駆動制御装置の回路図である。図3において、モータ駆動制御装置110は、整流回路2と、直流電圧を交流電圧に変換してモータに印加するインバータ回路5と、インバータ回路5を制御してモータ7の運転を制御する制御手段であるセンサレス制御手段および制動制御手段10と、電流検出手段11と、母線電圧検出手段13とにより構成され、商用電源1から供給される電力により駆動される3相の同期電動機(以下、「モータ」という)7の運転を制御するものである。   FIG. 3 is a circuit diagram of the motor drive control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 3, the motor drive control device 110 includes a rectifier circuit 2, an inverter circuit 5 that converts a DC voltage into an AC voltage and applies it to the motor, and a control unit that controls the operation of the motor 7 by controlling the inverter circuit 5. A three-phase synchronous motor (hereinafter referred to as “motor”), which is composed of sensorless control and braking control means 10, current detection means 11, and bus voltage detection means 13, which are driven by electric power supplied from the commercial power source 1. It controls the operation of 7).

商用電源1は、日本の一般家庭の場合、100V50Hz又は60Hzの単相交流が一般的に使用されている。また、一部の家庭用や業務用や海外では200V以上の単相・三相交流が使われることがある。   As for the commercial power source 1, 100 V 50 Hz or 60 Hz single-phase alternating current is generally used in a general Japanese home. In some homes, businesses, and overseas, single-phase / three-phase alternating current of 200V or more may be used.

整流回路2は、全波整流回路となっており、商用電源1の交流電圧を直流電圧に変換する。本実施の形態1では単相200Vの全波整流回路について説明する。商用電源1がAC200VではDC280〜250Vへ変換する。この整流回路2は、4個の半導体スイッチ素子の整流ダイオード3a〜3dをブリッジ接続して構成される。更に、電解コンデンサ4により平滑している。尚、電解コンデンサ4は、電解コンデンサに限らず、その他のコンデンサでも良い。   The rectifier circuit 2 is a full-wave rectifier circuit, and converts the AC voltage of the commercial power supply 1 into a DC voltage. In the first embodiment, a single-phase 200 V full-wave rectifier circuit will be described. When the commercial power source 1 is AC200V, it is converted to DC280-250V. The rectifier circuit 2 is configured by bridge-connecting rectifier diodes 3a to 3d of four semiconductor switch elements. Furthermore, it is smoothed by the electrolytic capacitor 4. The electrolytic capacitor 4 is not limited to an electrolytic capacitor, and may be another capacitor.

インバータ回路5は、整流回路2で整流された直流電圧出力が入力され、後述するセンサレス制御手段および制動制御手段10の動作によりPWM制御を行い、入力された直流電圧を任意電圧、任意周波数の3相交流に変換する。このインバータ回路5は、例えばトランジスタ等の半導体によるスイッチング素子6a〜6fを各々ブリッジ接続して構成される。尚、本実施の形態1ではスイッチング素子6としてMOSFETを使用する。また、各々のスイッチング素子6a〜6fには並列に逆電流方向に高速ダイオードが内蔵されている。この内蔵されている高速ダイオードはスイッチング素子6a〜6fがオフしたとき還流電流を流す働きをする。さらに、インバータ回路5には、スイッチング素子6の各アームの電流を電圧に変換するシャント抵抗12が設けられている。母線電圧検出手段13は、制御電源を有しており、高圧の母線電圧から、低圧の定電圧を得たり、インバータの母線電圧を検出し、センサレス制御手段および制動制御手段10へ出力する。   The inverter circuit 5 receives the DC voltage output rectified by the rectifier circuit 2 and performs PWM control by the operation of sensorless control means and braking control means 10 described later. Convert to phase alternating current. The inverter circuit 5 is configured by bridge-connecting switching elements 6a to 6f made of a semiconductor such as a transistor, for example. In the first embodiment, a MOSFET is used as the switching element 6. Each switching element 6a to 6f includes a high-speed diode in parallel in the reverse current direction. The built-in high-speed diode functions to flow a reflux current when the switching elements 6a to 6f are turned off. Furthermore, the inverter circuit 5 is provided with a shunt resistor 12 that converts the current of each arm of the switching element 6 into a voltage. The bus voltage detection means 13 has a control power supply, obtains a low voltage constant voltage from the high voltage bus voltage, detects the inverter bus voltage, and outputs it to the sensorless control means and the brake control means 10.

モータ7は、6スロット4極の3相同期電動機(ブラシレスDCモータ:BLDCM)であり、室外機117のプロペラファン108Fを駆動する。このモータ7は、三相の巻線8を有し、各々の巻線8の、一方の端子が共通端子となる3相巻線を有している固定子(図示せず)と、マグネット付きの回転子9からなる。また、モータ7の各端子は、それぞれインバータ回路5の出力端子に接続されている。また、このモータ7が搭載される空気調和機(搭載製品)の最大外風条件時、例えば外風が30m/sのときに、線間電圧(後述)が当該モータ駆動制御装置110の耐圧以上、例えば350V以上となる起電力を発生するモータ7を用いる。
尚、回転子9は本発明におけるロータに相当し、マグネットは本発明における永久磁石に相当し、固定子は本発明におけるステータに相当する。
The motor 7 is a six-slot four-pole three-phase synchronous motor (brushless DC motor: BLDCM), and drives the propeller fan 108F of the outdoor unit 117. This motor 7 has a three-phase winding 8, a stator (not shown) having a three-phase winding in which one terminal of each winding 8 serves as a common terminal, and a magnet. Of the rotor 9. Each terminal of the motor 7 is connected to the output terminal of the inverter circuit 5. Further, when the air conditioner (installed product) on which the motor 7 is mounted is at the maximum outside wind condition, for example, when the outside wind is 30 m / s, the line voltage (described later) exceeds the withstand voltage of the motor drive control device 110. For example, a motor 7 that generates an electromotive force of 350 V or more is used.
The rotor 9 corresponds to the rotor in the present invention, the magnet corresponds to the permanent magnet in the present invention, and the stator corresponds to the stator in the present invention.

電流検出手段11は、インバータ回路5のシャント抵抗12a,12b,12cにより電圧に変換したインバータ回路5の各アームの電流を、増幅・レベルシフトを行いセンサレス制御手段および制動制御手段10に各アーム電流を出力するものである。   The current detection means 11 amplifies and level-shifts the current of each arm of the inverter circuit 5 converted into a voltage by the shunt resistors 12a, 12b, and 12c of the inverter circuit 5, and supplies each arm current to the sensorless control means and the brake control means 10. Is output.

センサレス制御手段および制動制御手段10は、電流検出手段11から得られる各アーム電流から、インバータ回路5のスイッチング素子6のスイッチング時間を決定することでPWM(パルス幅変調:Pulse Width Modulation)を行い、モータ7の各巻線8に電圧を印加し、巻線8の巻線電流を制御することで、回転子9に同期した回転磁界を発生し、モータ7を駆動制御する。また、センサレス制御手段および制動制御手段10は、後述する動作により、インバータ回路5を制御し、モータ7の巻線8に短絡電流を流して、母線電圧の上昇を抑制するとともに、電気制動(短絡ブレーキ)を作用させる。
このような構成において、外風により室外機117のプロペラファン108Fが回転し、このプロペラファン108Fの回転により発生するモータ7の起電力について図4により説明する。
The sensorless control means and the braking control means 10 perform PWM (Pulse Width Modulation) by determining the switching time of the switching element 6 of the inverter circuit 5 from each arm current obtained from the current detection means 11, By applying a voltage to each winding 8 of the motor 7 and controlling the winding current of the winding 8, a rotating magnetic field synchronized with the rotor 9 is generated, and the motor 7 is driven and controlled. Further, the sensorless control means and the braking control means 10 control the inverter circuit 5 by an operation to be described later, flow a short-circuit current through the winding 8 of the motor 7 to suppress the rise of the bus voltage, and perform electric braking (short-circuiting). Apply the brake.
In such a configuration, the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 is rotated by the external wind, and the electromotive force of the motor 7 generated by the rotation of the propeller fan 108F will be described with reference to FIG.

図4は本発明の実施の形態1に係る室外ファン回転数とモータ線間電圧との関係を示した図である。図4において、縦軸はモータ7の起電力により発生する線間電圧(母線電圧)を示し、横軸は室外機117のプロペラファン108Fの回転数を示している。図3に示したように、例えばモータ7の運転停止時など、インバータ回路5のスイッチング素子6a〜6fが全てOFFの場合、インバータ回路5は三相の全波整流回路になる。このような回路において、外風などにより室外機117のプロペラファン108Fが回転すると、モータ7の回転子9が回転駆動されて起電力が誘起される。そして、インバータ回路5を介して、モータ7の線間電圧が電解コンデンサ4の端子間に印加され、モータ7の線間電圧ピーク値と電解コンデンサ4の両端の母線電圧とが同じになる。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the outdoor fan rotation speed and the motor line voltage according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 4, the vertical axis represents the line voltage (bus voltage) generated by the electromotive force of the motor 7, and the horizontal axis represents the rotation speed of the propeller fan 108 </ b> F of the outdoor unit 117. As shown in FIG. 3, when all the switching elements 6a to 6f of the inverter circuit 5 are OFF, for example, when the operation of the motor 7 is stopped, the inverter circuit 5 becomes a three-phase full-wave rectifier circuit. In such a circuit, when the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 is rotated by outside wind or the like, the rotor 9 of the motor 7 is rotationally driven to induce an electromotive force. The line voltage of the motor 7 is applied between the terminals of the electrolytic capacitor 4 via the inverter circuit 5, and the line voltage peak value of the motor 7 and the bus voltage at both ends of the electrolytic capacitor 4 become the same.

図4に示すように、従来のモータでは、例えば、ファンモータの最大外風条件30m/sにおいてモータの回転数は4000rpmとなり線間電圧としては350Vとなっていた。このように従来のモータは、電解コンデンサ4の耐圧350Vを超えないようになっていた。そのため実運転域の最大回転数1300rpmにおいて、線間電圧は114Vしか発生しなかった。   As shown in FIG. 4, in the conventional motor, for example, under the maximum outside wind condition of 30 m / s of the fan motor, the rotation speed of the motor is 4000 rpm and the line voltage is 350V. As described above, the conventional motor does not exceed the withstand voltage 350 V of the electrolytic capacitor 4. Therefore, the line voltage generated only 114 V at the maximum rotation speed of 1300 rpm in the actual operation range.

一方、本実施の形態1に係るモータ7は、最大外風条件時に線間電圧が電解コンデンサ4の耐圧以上となる起電力を発生するモータ7を用いる。このようなモータ7を用いることにより、図4の太線に示すように、例えば、実運転域の最大回転数1300rpm時の母線電圧の最小値250Vとなる。このため、外風時は1820rpm時に電解コンデンサ4の耐圧350Vに到達する。   On the other hand, the motor 7 according to the first embodiment uses a motor 7 that generates an electromotive force in which the line voltage is equal to or higher than the withstand voltage of the electrolytic capacitor 4 under the maximum outside wind condition. By using such a motor 7, as shown by the thick line in FIG. 4, for example, the minimum value of the bus voltage at the maximum rotation speed of 1300 rpm in the actual operation region is 250V. For this reason, when the outside wind is reached, the breakdown voltage of the electrolytic capacitor 4 reaches 350 V at 1820 rpm.

そこで、本発明の実施の形態1では、センサレス制御手段および制動制御手段10は、母線電圧検出手段13が検出した母線電圧が所定の値を超えたとき、例えば、350Vとなったとき又は350Vを越えない所定の値のとき、母線電圧が電解コンデンサ4の耐圧以下の値となるように、インバータ回路5のスイッチパターンを切り替え、モータ7の巻線8に短絡電流を流して母線電圧の上昇を抑制する。つまり、インバータ回路5のスイッチパターンとして、スイッチング素子6b,6d,6fの各スイッチをon、かつ、スイッチング素子6a,6c,6eの各スイッチをoff、若しくは、スイッチング素子6b,6d,6fの各スイッチをoff、かつ、スイッチング素子6a,6c,6eの各スイッチをonとする。すなわちスイッチパターンとしてゼロベクトルを出力することで、モータ7の各巻線8を短絡し、モータ7に短絡電流を流す。   Therefore, in the first embodiment of the present invention, the sensorless control unit and the braking control unit 10 are configured such that when the bus voltage detected by the bus voltage detection unit 13 exceeds a predetermined value, for example, becomes 350V or 350V. When the predetermined value does not exceed, the switch pattern of the inverter circuit 5 is switched so that the bus voltage is equal to or lower than the withstand voltage of the electrolytic capacitor 4, and a short circuit current is passed through the winding 8 of the motor 7 to increase the bus voltage. Suppress. That is, as the switch pattern of the inverter circuit 5, the switches of the switching elements 6b, 6d, 6f are turned on and the switches of the switching elements 6a, 6c, 6e are turned off, or the switches of the switching elements 6b, 6d, 6f are turned on. And the switches of the switching elements 6a, 6c and 6e are turned on. That is, by outputting a zero vector as a switch pattern, each winding 8 of the motor 7 is short-circuited, and a short-circuit current is passed through the motor 7.

このような動作により、モータ7の各線間は短絡状態となり、外風による回転により発生するモータ起電力に起因する線間電圧は、電解コンデンサ4の両端に印加されないので、母線電圧の上昇を抑制し、電解コンデンサ4の耐圧を超えることはない。   By such an operation, the lines of the motor 7 are short-circuited, and the line voltage caused by the motor electromotive force generated by the rotation of the external wind is not applied to both ends of the electrolytic capacitor 4, thereby suppressing an increase in the bus voltage. However, the breakdown voltage of the electrolytic capacitor 4 is not exceeded.

ここで、外風によるプロペラファン108Fの回転方向は、正逆双方向が考えられる。
外風が室外ファン108から室外熱交換器105の方向(以下「逆方向の外風」)の場合、通常運転時と逆方向にモータ7が回転する。一方、室外熱交換器105から外風が室外ファン108の方向(以下「正方向の外風」)の場合、通常運転時と同方向にモータ7が回転する。尚、本実施の形態においては、室外機117に風圧シャッター等の外風流入を防止する手段を設けていない。このため、逆方向の外風と正方向の外風とが同一の風速で吹いた場合、逆方向の外風の方が室外機117への流入量が多く、モータ7の回転数は、正方向の回転数に比べて逆方向の回転数が高くなる。
Here, the direction of rotation of the propeller fan 108F due to the external wind may be forward or reverse.
When the outside wind is in the direction from the outdoor fan 108 to the outdoor heat exchanger 105 (hereinafter “reverse outside wind”), the motor 7 rotates in the direction opposite to that during normal operation. On the other hand, when the outdoor air from the outdoor heat exchanger 105 is in the direction of the outdoor fan 108 (hereinafter “positive external air”), the motor 7 rotates in the same direction as during normal operation. In the present embodiment, the outdoor unit 117 is not provided with means for preventing inflow of outside wind such as a wind pressure shutter. For this reason, when the outside wind in the reverse direction and the outside wind in the forward direction are blown at the same wind speed, the amount of inflow into the outdoor unit 117 is larger in the reverse direction, and the rotational speed of the motor 7 is The rotational speed in the reverse direction is higher than the rotational speed in the direction.

逆方向の外風によりモータ7が逆方向に回転した場合、上記の短絡電流により、回転方向にブレーキトルクを発生させることができ、誘起電圧のモータ駆動制御装置110への印加を低減できる。また、正方向の外風によりモータ7が正方向に回転した場合、逆転方向のトルクを発生させることができ、誘起電圧のモータ駆動制御装置110への印加を低減できる。
このように、短絡ブレーキの場合、単一のスイッチ動作で、外風による回転トルクの逆方向にブレーキトルクを発生させることができるため、外風による発生トルクの正逆方向を判断する手段等を有しなくても、誘起電圧のモータ駆動制御装置110への印加を低減できる。
When the motor 7 rotates in the reverse direction due to the external wind in the reverse direction, a brake torque can be generated in the rotation direction by the short-circuit current, and application of the induced voltage to the motor drive control device 110 can be reduced. Further, when the motor 7 rotates in the positive direction due to the external wind in the positive direction, torque in the reverse direction can be generated, and application of the induced voltage to the motor drive control device 110 can be reduced.
Thus, in the case of a short-circuit brake, since a brake torque can be generated in the reverse direction of the rotational torque due to the external wind with a single switch operation, means for determining the forward and reverse direction of the torque generated by the external wind, etc. Even if not, application of the induced voltage to the motor drive control device 110 can be reduced.

次に、モータ7の減磁について説明する。
外風による発生トルクに起因する短絡電流は、外風量が増加するほど増加する。また、連続で外風が吹き続けた場合、インバータ回路5により発生されるトルクに起因して発熱し、モータ内部の温度が上昇する。
Next, demagnetization of the motor 7 will be described.
The short circuit current resulting from the torque generated by the outside wind increases as the outside wind amount increases. Further, when the outside wind continues to blow continuously, heat is generated due to the torque generated by the inverter circuit 5, and the temperature inside the motor rises.

この場合、最大外風条件以上の外風時のモータ7の短絡電流とモータ内部温度上昇とによるモータ7の減磁が懸念されるので、以下のような関係を満たすモータ7を用いる。   In this case, since there is a concern about the demagnetization of the motor 7 due to the short-circuit current of the motor 7 and the increase in the internal temperature of the motor 7 when the outside wind exceeds the maximum outside wind condition, the motor 7 satisfying the following relationship is used.

モータ7の短絡電流は以下の式に従う。
I=A・K・N/{R+(2πfL)1/2 …(式1)
f=P・N/60 …(式2)
Imax=60・A・K/(P・L) …(式3)
I:短絡電流
K:誘起電圧定数
L:巻き線インダクタンス
R:巻き線抵抗
f:モータの誘起電圧の電気周波数
A:比例定数
N:モータの回転数
P:モータの極対数
Imax:短絡電流最大値
式1、式2において、回転数Nを無限大にした場合、短絡時の最大電流Imaxの値は、式3に示すように、起電圧定数Kと、モータの極対数Pと、巻き線インダクタンスLとにより規定される。このため、短絡電流の最大値Imaxが減磁電流以下となるような関係を満たすモータ7を用いる。これによりモータ7の減磁の懸念はない。尚、本実施の形態1では極対数を2としたが、巻き線の関係でインダクタンス値や、誘起電圧定数に変更の自由が無い場合、極対数を2以上の大きな値とすることで対策可能である。
The short circuit current of the motor 7 follows the following formula.
I = A · K · N / {R 2 + (2πfL) 2 } 1/2 (Formula 1)
f = P · N / 60 (Formula 2)
Imax = 60 · A · K / (P · L) (Formula 3)
I: Short-circuit current K: Induced voltage constant L: Winding inductance R: Winding resistance f: Electric frequency of induced voltage of motor A: Proportional constant N: Number of motor rotations P: Number of pole pairs of motor Imax: Maximum value of short-circuit current In Equations 1 and 2, when the number of revolutions N is infinite, the value of the maximum current Imax at the time of short circuit is as shown in Equation 3: electromotive force constant K, motor pole pair number P, winding inductance L. For this reason, the motor 7 that satisfies the relationship that the maximum value Imax of the short-circuit current is equal to or less than the demagnetization current is used. As a result, there is no concern about demagnetization of the motor 7. In the first embodiment, the number of pole pairs is set to 2, but if there is no freedom to change the inductance value or the induced voltage constant due to the winding, it is possible to take measures by setting the number of pole pairs to a large value of 2 or more. It is.

このように短絡電流は回転数が上昇しても短絡電流最大値を超えないため、際限なくモータが減磁することは無く、モータとしての機能は失われることは無い。   Thus, since the short circuit current does not exceed the maximum value of the short circuit current even if the rotational speed increases, the motor will not be demagnetized indefinitely and the function as a motor will not be lost.

以上のように本実施の形態1においては、母線電圧が所定の値を超えたとき、インバータ回路5のスイッチパターンを切り替え、モータ7の巻線8に短絡電流を流して母線電圧の上昇を抑制するので、モータ7の起電力に起因するモータ駆動制御装置110の耐圧破壊を、特にリレー等の高価な開閉手段を追加することなしに防止することができる。また、半導体素子であるスイッチング素子6のスイッチングにより、短絡ブレーキをかけるため、接点寿命の心配も無い。   As described above, in the first embodiment, when the bus voltage exceeds a predetermined value, the switch pattern of the inverter circuit 5 is switched, and a short-circuit current is supplied to the winding 8 of the motor 7 to suppress an increase in the bus voltage. As a result, breakdown of the motor drive control device 110 caused by the electromotive force of the motor 7 can be prevented without adding an expensive switching means such as a relay. Moreover, since the short circuit brake is applied by switching of the switching element 6 which is a semiconductor element, there is no concern about the contact life.

また、モータ駆動制御装置110の回路破壊を回避できるので、回路の修理費用の発生や、修理や部品交換のための空気調和機の機能停止を回避できる。これにより、使用者に不快感を与えることがない。   In addition, since the circuit breakage of the motor drive control device 110 can be avoided, it is possible to avoid the occurrence of circuit repair costs and the stoppage of the function of the air conditioner for repairs and parts replacement. As a result, the user does not feel uncomfortable.

また、モータ駆動制御装置110の動作のみで耐圧の保護が可能なため、圧縮機インバータ102が保護動作で停止した場合でもモータ駆動制御装置110の保護が可能である。   Further, since the withstand voltage can be protected only by the operation of the motor drive control device 110, the motor drive control device 110 can be protected even when the compressor inverter 102 is stopped by the protection operation.

また、本実施の形態1では、図4に示されるように、実運転域の最大回転数1300rpmにおいて、モータ7の線間電圧を250Vとすることができる。このため従来のモータと比べ、同一出力時のモータの電流は117/250と、1/2以下とすることができる。インバータ回路5のスイッチング素子6a〜6fのオン損失はFET側では電流の2乗に比例し、ダイオード側では電流に比例する。またスイッチング損失も電流に依存する特性がある。さらにシャント抵抗12における損失も電流の2乗に比例するため、同一の出力で同一のインバータ回路5を用いた場合、本実施の形態1では従来のモータに比べ、インバータ損失を大きく低減することが可能となる。   In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the line voltage of the motor 7 can be set to 250 V at the maximum rotation speed of 1300 rpm in the actual operation region. For this reason, compared with the conventional motor, the current of the motor at the same output is 117/250, which can be ½ or less. The on-loss of the switching elements 6a to 6f of the inverter circuit 5 is proportional to the square of the current on the FET side and proportional to the current on the diode side. Also, the switching loss has a characteristic that depends on the current. Furthermore, since the loss in the shunt resistor 12 is also proportional to the square of the current, when the same inverter circuit 5 is used with the same output, the first embodiment can greatly reduce the inverter loss as compared with the conventional motor. It becomes possible.

また、インバータ損失の低減によりスイッチング素子6の放熱条件も緩和され、従来技術で放熱フィンや過熱保護回路が必要であった場合、放熱フィンの削減や過熱保護回路削減による低コスト化の効果がある。   Further, the heat dissipation condition of the switching element 6 is eased by reducing the inverter loss, and when the heat dissipating fin and the overheat protection circuit are necessary in the prior art, there is an effect of reducing the cost by reducing the heat dissipating fin and the overheat protection circuit. .

また、本実施の形態1では同一のロータやステータを用い、巻線8のターン数を増加させ、モータ7の起電力を増加することが可能となる。巻線8のインダクタンスは巻線8のターン数の2乗に比例するので、線間電圧比から計算すると4倍となる。そのためインバータ回路5で駆動した場合、巻き線電流の時間変化di/dtを1/4低減できる。よって電流変化により発生するモータ7の騒音を低減する効果も得られる。風路圧損となるため防音が不能なファンモータにおいて本効果は有効である。またdi/dtの低減により、電磁ノイズの発生も低減できるといった効果もある。さらにdi/dtの低減によりインバータ駆動時の電流リップルも低減し、モータ7の高周波鉄損も低減するといった効果もある。   In the first embodiment, the same rotor or stator is used, the number of turns of the winding 8 is increased, and the electromotive force of the motor 7 can be increased. Since the inductance of the winding 8 is proportional to the square of the number of turns of the winding 8, it is four times when calculated from the line voltage ratio. Therefore, when driven by the inverter circuit 5, the time change di / dt of the winding current can be reduced by ¼. Therefore, the effect of reducing the noise of the motor 7 generated by the current change can also be obtained. This effect is effective in a fan motor that cannot be soundproofed due to wind path pressure loss. Further, the reduction of di / dt has an effect of reducing the generation of electromagnetic noise. Furthermore, the reduction of di / dt has the effect of reducing the current ripple when driving the inverter and reducing the high-frequency iron loss of the motor 7.

また、従来の技術では外風時に開閉手段でモータを開列した場合、最大外風条件30m/sにおいてモータの端子電圧は769Vにも達し、開閉手段や、モータと開閉手段をつなぐ結線やコネクタの耐圧が必要となり、著しく高価となってしまうが、本実施の形態1ではこれを回避できる。   Further, in the conventional technology, when the motor is opened by the opening / closing means during the outside wind, the motor terminal voltage reaches 769 V under the maximum outside wind condition of 30 m / s, and the opening / closing means, the connection between the motor and the opening / closing means, and the connector The withstand voltage is required and is extremely expensive, but this can be avoided in the first embodiment.

また、空気調和機において、室外機117のプロペラファン108Fはプラスチック製であるため、外風で回転数が増加し限界回転数を超えた場合遠心力で破壊する。この限界点も最大外風条件近傍にあるため、従来技術にあるようにモータの開列や、インバータの停止により駆動回路を保護できたとしても、羽根の破壊耐力を確保することが課題となる。本実施の形態1では、耐圧以上の母線電圧が生じたとき、つまりモータ7の回転数が所定値を超えたとき、短絡ブレーキをかけ続けるため、同一の外風風速に対しプロペラファン108Fの到達回転数が、正逆双方向のブレーキトルクを発生しないモータ開列やインバータ停止に比べ低減できるため、同一のプロペラファン108Fを用いた場合、破壊に至る外風耐量が増加するといった効果もある。   Further, in the air conditioner, since the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 is made of plastic, when the rotational speed increases due to the external wind and exceeds the limit rotational speed, it is destroyed by centrifugal force. Since this limit point is also in the vicinity of the maximum outside wind condition, even if the drive circuit can be protected by opening the motor or stopping the inverter as in the prior art, it is a problem to ensure the blade breaking resistance. In the first embodiment, when the bus voltage exceeding the withstand voltage is generated, that is, when the rotational speed of the motor 7 exceeds a predetermined value, the short-circuit brake is continuously applied, so that the propeller fan 108F reaches the same outside wind speed. Since the number of revolutions can be reduced as compared with motor open trains and inverter stops that do not generate forward / reverse bidirectional braking torque, when the same propeller fan 108F is used, there is also an effect that the outside wind resistance leading to destruction increases.

尚、本実施の形態1では、短絡ブレーキをインバータ回路5の各スイッチング素子6をON/OFFのみで動作させたが、間欠的にスイッチしたり、PWMを用いスイッチングしても同様の効果が得られることは言うまでもない。   In the first embodiment, the short-circuit brake is operated only by turning each switching element 6 of the inverter circuit 5 ON / OFF. However, the same effect can be obtained by switching intermittently or switching using PWM. Needless to say.

尚、本実施の形態1では、短絡電流の最大値Imaxが減磁電流以下となるような関係を満たすモータ7を用いたが、このようなモータを用いることが、モータの設計制約上対応不能な場合、回転子9が有する永久磁石の減磁耐力を上げる方法もある。
通常、モータ7の減磁特性は磁石温度に大きく依存する。以下、温度上昇に対し保磁力が低下する永久磁石と、温度上昇に対し保磁力が上昇する永久磁石とに分けて説明する。
In the first embodiment, the motor 7 that satisfies the relationship in which the maximum value Imax of the short-circuit current is equal to or less than the demagnetization current is used. However, using such a motor is not possible due to motor design constraints. In this case, there is a method for increasing the demagnetization resistance of the permanent magnet included in the rotor 9.
Usually, the demagnetization characteristic of the motor 7 greatly depends on the magnet temperature. Hereinafter, a description will be given separately for a permanent magnet whose coercive force decreases with increasing temperature and a permanent magnet whose coercive force increases with increasing temperature.

図12は温度上昇に対し保磁力が低下する永久磁石のBH特性を示す図である。図12においては、例えばネオジウムやサマリウムなどを含む希土類磁石等の温度上昇に対し保磁力が低下する永久磁石のBH特性を示している。
図12に示すように、例えば、常温の20℃における保磁力は約1100kA/mであるのに対し、100℃における保磁力は約370kA/mとなり、上記の温度上昇により保磁力は約1/3に低下することになる。しかしながら、一般的にネオジウムやサマリウムなどを含む希土類磁石は容積あたりの磁束密度が高く、同一の出力に対し巻き線電流による界磁の発生量を少なくでき、巻き線抵抗による銅損が少なく低損失で高効率のモータを得ることができる。
このような永久磁石を有するモータ7を用いることで、外風時においては短絡ブレーキをかけて母線電圧の上昇を抑制し、通常運転時においては運転電流を低減することができ、高効率化を図ることができる。
FIG. 12 is a diagram showing the BH characteristics of a permanent magnet whose coercive force decreases with increasing temperature. FIG. 12 shows the BH characteristics of a permanent magnet whose coercive force decreases with increasing temperature of a rare earth magnet containing, for example, neodymium or samarium.
As shown in FIG. 12, for example, the coercive force at 20 ° C. at room temperature is about 1100 kA / m, whereas the coercive force at 100 ° C. is about 370 kA / m. Will drop to 3. However, in general, rare earth magnets containing neodymium, samarium, etc. have high magnetic flux density per volume, which can reduce the amount of magnetic field generated by the winding current for the same output, and reduce copper loss due to winding resistance and low loss. A highly efficient motor can be obtained.
By using such a motor 7 having a permanent magnet, a short-circuit brake can be applied during outside wind to suppress an increase in bus voltage, and an operating current can be reduced during normal operation, thereby improving efficiency. Can be planned.

また、本実施の形態におけるモータ7は、図1及び図2に示したように、プロペラファン108Fに取り付けられるため、外風が室外機117内に流入した際、モータ7の外郭、例えば回転軸と平行方向に風が流れる。
このため、プロペラファン108Fのファンボスに穴をあけたり(図示せず)、ファンボスがモータ7を覆わないような構造(図示せず)とする。さらに、モータ7の外部にフィンをつける(図示せず)。このような放熱構造とすることで、外風時におけるモータ7と空気との熱交換量が増え、外風時の短絡電流に起因して発熱するモータ7を冷却することができ、モータ7の温度上昇を低減できる。
尚、プロペラファン108Fのファンボス穴、プロペラファン108Fのファンボスがモータ7を覆わない構造、又はモータ7外部のフィンは、本発明における放熱手段に相当する。
In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, the motor 7 in the present embodiment is attached to the propeller fan 108F, so that when the outside air flows into the outdoor unit 117, the outer surface of the motor 7, for example, the rotating shaft Wind flows in the direction parallel to.
For this reason, a hole is formed in the fan boss of the propeller fan 108F (not shown), or the fan boss does not cover the motor 7 (not shown). Further, fins are attached to the outside of the motor 7 (not shown). By adopting such a heat dissipation structure, the amount of heat exchange between the motor 7 and the air during outside wind increases, and the motor 7 that generates heat due to a short-circuit current during outside wind can be cooled. Temperature rise can be reduced.
Note that the fan boss hole of the propeller fan 108F, the structure where the fan boss of the propeller fan 108F does not cover the motor 7, or the fin outside the motor 7 corresponds to the heat radiating means in the present invention.

図13は短絡ブレーキ時のモータ内部の温度上昇を示す図である。図13においては、短絡ブレーキ時にモータ7を高速回転させ、回転子9付近のモータ内部温度が飽和するまで上昇した際の飽和温度値を測定した結果を示している。
上述したプロペラファン108Fやモータ7の放熱対策を行うことで、図13に示すように、外風時に想定される最高到達回転数以上においても、モータ7の飽和温度は減磁温度に至っていない。
このように放熱構造とすることでモータ7の温度上昇を低減できる。即ち、モータ7の構造部品を介してモータ7外郭と熱接触がある回転子9および永久磁石の温度も低減でき、永久磁石の保磁力の低下を抑制し、モータ7の減磁耐力を向上させることが可能である。
さらに冷却の効果を増すためには、前記構造品を熱抵抗の少ない、モールド樹脂や金属とし、接触面積を増加させることが有効である。
FIG. 13 is a diagram showing a temperature rise inside the motor during short-circuit braking. FIG. 13 shows the result of measuring the saturation temperature value when the motor 7 is rotated at high speed during short-circuit braking and the internal temperature of the motor near the rotor 9 rises to saturation.
By taking measures against heat dissipation of the propeller fan 108F and the motor 7 as described above, the saturation temperature of the motor 7 does not reach the demagnetization temperature even at the maximum reached rotational speed or more that is assumed during external wind, as shown in FIG.
Thus, the temperature increase of the motor 7 can be reduced by using a heat dissipation structure. That is, the temperature of the rotor 9 and the permanent magnet that are in thermal contact with the outer shell of the motor 7 through the structural parts of the motor 7 can also be reduced, the reduction of the coercive force of the permanent magnet is suppressed, and the demagnetization resistance of the motor 7 is improved. It is possible.
In order to further increase the cooling effect, it is effective to increase the contact area by using a mold resin or metal having a low thermal resistance as the structure.

図14は温度上昇に対し保磁力が上昇する永久磁石のBH特性を示す図である。図14においては、例えばフェライト磁石等の温度上昇に対し保磁力が増加する永久磁石のBH特性を示している。
図14に示すように、例えば、−60℃における保磁力は約160kA/mであるのに対し、100℃における保磁力は約320kA/mとなり、温度上昇により保磁力は約2倍に増加する。
フェライト磁石等の温度上昇に対し保磁力が増加する永久磁石を用いた回転子9を用いた場合、短絡ブレーキ電流による温度上昇時には減磁耐力が上がる。
このため、上述したような放熱対策を施すことなく、通常運転時の巻き線電流を低減することができ、インバータ回路5の損失を低減し、空気調和機の高効率化やインバータ回路5の放熱フィンのサイズを小さくすることができる。
ただし、永久磁石の温度は、キュリー温度とならないように放熱設計をする必要がある。
FIG. 14 is a diagram showing the BH characteristics of a permanent magnet whose coercive force increases with increasing temperature. FIG. 14 shows the BH characteristics of a permanent magnet whose coercive force increases with increasing temperature, such as a ferrite magnet.
As shown in FIG. 14, for example, the coercive force at −60 ° C. is about 160 kA / m, whereas the coercive force at 100 ° C. is about 320 kA / m, and the coercive force increases about twice as the temperature rises. .
When the rotor 9 using a permanent magnet whose coercive force increases with respect to the temperature rise such as a ferrite magnet is used, the demagnetization resistance increases when the temperature rises due to the short-circuit brake current.
For this reason, the winding current during normal operation can be reduced without taking measures for heat dissipation as described above, the loss of the inverter circuit 5 can be reduced, the efficiency of the air conditioner can be improved, and the heat dissipation of the inverter circuit 5 can be reduced. The fin size can be reduced.
However, it is necessary to design the heat dissipation so that the temperature of the permanent magnet does not become the Curie temperature.

尚、本実施の形態1では、永久磁石を用いた回転子9を有するモータ7の場合を説明したが、モータ7は、永久磁石をステータに用いるようにしても良い。
図15はステータ内に永久磁石を用いたモータ構造図である。図15に示すように、回転子には電磁鋼板からなるロータコア61を用い、永久磁石62をステータコア63に内包する構造である。このような構造としたことで、巻き線電流により発生した磁束は、主に磁気抵抗の低いステータコア63側を通過し、永久磁石62に過大な磁束がかかることは無い。このような構造のモータ7とすることで、減磁耐力を上げることができ、短絡ブレーキ電流による減磁電流が設計制約とならず、空気調和機の損失を低減することができる。
In the first embodiment, the case of the motor 7 having the rotor 9 using a permanent magnet has been described. However, the motor 7 may use a permanent magnet for the stator.
FIG. 15 is a structural diagram of a motor using a permanent magnet in the stator. As shown in FIG. 15, a rotor core 61 made of an electromagnetic steel plate is used as a rotor, and a permanent magnet 62 is included in a stator core 63. With such a structure, the magnetic flux generated by the winding current passes mainly through the stator core 63 side having a low magnetic resistance, and an excessive magnetic flux is not applied to the permanent magnet 62. With the motor 7 having such a structure, the demagnetization resistance can be increased, and the demagnetization current due to the short-circuit brake current is not a design constraint, and the loss of the air conditioner can be reduced.

実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2に係るモータ駆動制御装置の回路図である。図5において、本実施の形態2におけるモータ駆動制御装置110は、上記実施の形態1のモータ駆動制御装置110の構成に加え、配線131により接続され、モータ7の起電力による電力を消費する負荷手段であるブレーキ抵抗器130と、ブレーキ抵抗器130への通電を制御する半導体スイッチ素子15とを備えている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram of a motor drive control device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the motor drive control device 110 according to the second embodiment is connected by the wiring 131 in addition to the configuration of the motor drive control device 110 according to the first embodiment, and consumes power generated by the electromotive force of the motor 7. A brake resistor 130 as a means and a semiconductor switch element 15 for controlling energization to the brake resistor 130 are provided.

その他の構成は、上記実施の形態1と同様である。また、室外機117のプロペラファン108Fの回転数と、モータ7の起電力により発生する線間電圧(母線電圧)との関係も上記実施の形態1の図4により説明した動作と同様である。さらに、本実施の形態2に係るモータ7も、上記実施の形態1と同様に、図4の太線に示したような、最大外風条件時に線間電圧が電解コンデンサ4の耐圧以上となる起電力を発生するモータ7を用いる。   Other configurations are the same as those of the first embodiment. The relationship between the rotation speed of the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 and the line voltage (bus voltage) generated by the electromotive force of the motor 7 is the same as the operation described with reference to FIG. Further, in the motor 7 according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the line voltage becomes higher than the withstand voltage of the electrolytic capacitor 4 under the maximum outside wind condition as shown by the thick line in FIG. A motor 7 that generates electric power is used.

このような構成により本発明の実施の形態2では、例えば、モータ7の運転停止中に、外風などにより室外機117のプロペラファン108Fが回転すると、モータ7の回転子9が回転駆動されて起電力が誘起される。そして、インバータ回路5を介して、モータ7の線間電圧が電解コンデンサ4の端子間に印加され、母線電圧が上昇する。このときセンサレス制御手段および制動制御手段10は、母線電圧検出手段13が検出した母線電圧が所定の値を超えたとき、例えば、350Vとなったとき又は350Vを越えない所定の値のとき、インバータ回路5のスイッチパターンとしてゼロベクトル以外のスイッチパターンを出力する。そして、半導体スイッチ素子15をon若しくはPWM動作させて、ブレーキ抵抗器130に回生電流を流す。   With this configuration, in Embodiment 2 of the present invention, for example, when the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 is rotated by outside wind or the like while the operation of the motor 7 is stopped, the rotor 9 of the motor 7 is rotationally driven. An electromotive force is induced. Then, the line voltage of the motor 7 is applied between the terminals of the electrolytic capacitor 4 via the inverter circuit 5, and the bus voltage rises. At this time, when the bus voltage detected by the bus voltage detecting means 13 exceeds a predetermined value, for example, when it becomes 350V or a predetermined value not exceeding 350V, the sensorless control means and the braking control means 10 A switch pattern other than the zero vector is output as the switch pattern of the circuit 5. Then, the semiconductor switch element 15 is turned on or PWMed, and a regenerative current is caused to flow through the brake resistor 130.

このような動作により、モータ7の巻線8に回生電流が流れ、モータ7の回生制動を行うとともに、モータ起電力に起因する回生電力をブレーキ抵抗器130で消費することで、母線電圧の上昇を抑制し、電解コンデンサ4の耐圧を超えることはない。   By such an operation, a regenerative current flows through the winding 8 of the motor 7 to perform regenerative braking of the motor 7, and the regenerative power resulting from the motor electromotive force is consumed by the brake resistor 130, thereby increasing the bus voltage. And the breakdown voltage of the electrolytic capacitor 4 is not exceeded.

以上のように本実施の形態2においては、母線電圧が所定の値を超えたとき、ブレーキ抵抗器130に回生電流を流して母線電圧の上昇を抑制するので、モータ7の起電力に起因するモータ駆動制御装置110の耐圧破壊を、特にリレー等の高価な開閉手段を追加することなしに防止することができる。また、半導体素子であるスイッチング素子6のスイッチングにより、短絡ブレーキをかけるため、接点寿命の心配も無い。   As described above, in the second embodiment, when the bus voltage exceeds a predetermined value, the regenerative current is supplied to the brake resistor 130 to suppress the increase of the bus voltage, which is caused by the electromotive force of the motor 7. Breakdown of the withstand voltage of the motor drive control device 110 can be prevented without adding an expensive switching means such as a relay. Moreover, since the short circuit brake is applied by switching of the switching element 6 which is a semiconductor element, there is no concern about the contact life.

また、モータ駆動制御装置110の動作のみで耐圧の保護が可能なため、圧縮機インバータ102が保護動作で停止した場合でもモータ駆動制御装置110の保護が可能である。   Further, since the withstand voltage can be protected only by the operation of the motor drive control device 110, the motor drive control device 110 can be protected even when the compressor inverter 102 is stopped by the protection operation.

また、本実施の形態2では、図4に示されるように、実運転域の最大回転数1300rpmにおいて、モータ7の線間電圧を250Vとすることができる。このため従来のモータと比べ、同一出力時のモータの電流は117/250と、1/2以下とすることができる。インバータ回路5のスイッチング素子6a〜6fのオン損失はFET側では電流の2乗に比例し、ダイオード側では電流に比例する。またスイッチング損失も電流に依存する特性がある。さらにシャント抵抗12における損失も電流の2乗に比例するため、同一の出力で同一のインバータ回路5を用いた場合、本実施の形態2では従来のモータに比べ、インバータ損失を大きく低減することが可能となる。   In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the line voltage of the motor 7 can be 250 V at the maximum rotation speed of 1300 rpm in the actual operation region. For this reason, compared with the conventional motor, the current of the motor at the same output is 117/250, which can be ½ or less. The on-loss of the switching elements 6a to 6f of the inverter circuit 5 is proportional to the square of the current on the FET side and proportional to the current on the diode side. Also, the switching loss has a characteristic that depends on the current. Furthermore, since the loss in the shunt resistor 12 is also proportional to the square of the current, when the same inverter circuit 5 is used with the same output, the inverter loss can be greatly reduced in the second embodiment compared to the conventional motor. It becomes possible.

また、本実施の形態2では同一のロータやステータを用い、巻線8のターン数を増加させ、モータ7の起電力を増加することが可能となる。巻線8のインダクタンスは巻線8のターン数の2乗に比例するので、線間電圧比から計算すると4倍となる。そのためインバータ回路5で駆動した場合、巻き線電流の時間変化di/dtを1/4低減できる。よって電流変化により発生するモータ7の騒音を低減する効果も得られる。風路圧損となるため防音が不能なファンモータにおいて本効果は有効である。またdi/dtの低減により、電磁ノイズの発生も低減できるといった効果もある。さらにdi/dtの低減によりインバータ駆動時の電流リップルも低減し、モータ7の高周波鉄損も低減するといった効果もある。   In the second embodiment, the same rotor and stator are used, the number of turns of the winding 8 is increased, and the electromotive force of the motor 7 can be increased. Since the inductance of the winding 8 is proportional to the square of the number of turns of the winding 8, it is four times when calculated from the line voltage ratio. Therefore, when driven by the inverter circuit 5, the time change di / dt of the winding current can be reduced by ¼. Therefore, the effect of reducing the noise of the motor 7 generated by the current change can also be obtained. This effect is effective in a fan motor that cannot be soundproofed due to wind path pressure loss. Further, the reduction of di / dt has an effect of reducing the generation of electromagnetic noise. Furthermore, the reduction of di / dt has the effect of reducing the current ripple when driving the inverter and reducing the high-frequency iron loss of the motor 7.

また、従来の技術では外風時に開閉手段でモータを開列した場合、最大外風条件30m/sにおいてモータの端子電圧は769Vにも達し、開閉手段や、モータと開閉手段をつなぐ結線やコネクタの耐圧が必要となり、著しく高価となってしまうが、本実施の形態2ではこれを回避できる。   Further, in the conventional technology, when the motor is opened by the opening / closing means during the outside wind, the motor terminal voltage reaches 769 V under the maximum outside wind condition of 30 m / s, and the opening / closing means, the connection between the motor and the opening / closing means, and the connector Although the withstand voltage is required and becomes extremely expensive, the second embodiment can avoid this.

また、空気調和機において、室外機117のプロペラファン108Fはプラスチック製であるため、外風で回転数が増加し限界回転数を超えた場合遠心力で破壊する。この限界点も最大外風条件近傍にあるため、従来技術にあるようにモータの開列や、インバータの停止により駆動回路を保護できたとしても、羽根の破壊耐力を確保することが課題となる。本実施の形態2では、耐圧以上の母線電圧が生じたとき、つまりモータ7の回転数が所定値を超えたとき、回生ブレーキをかけ続けるため、同一の外風風速に対しプロペラファン108Fの到達回転数が、ブレーキトルクを発生しないモータ開列やインバータ停止に比べ低減できるため、同一のプロペラファン108Fを用いた場合、破壊に至る外風耐量が増加するといった効果もある。   Further, in the air conditioner, since the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 is made of plastic, when the rotational speed increases due to the external wind and exceeds the limit rotational speed, it is destroyed by centrifugal force. Since this limit point is also in the vicinity of the maximum outside wind condition, even if the drive circuit can be protected by opening the motor or stopping the inverter as in the prior art, it is a problem to ensure the blade breaking resistance. In the second embodiment, when the bus voltage exceeding the withstand voltage is generated, that is, when the rotational speed of the motor 7 exceeds a predetermined value, the regenerative brake is continuously applied, so that the propeller fan 108F reaches the same outside wind speed. Since the number of revolutions can be reduced as compared with motor open trains and inverter stops that do not generate brake torque, when the same propeller fan 108F is used, there is also an effect that the amount of outside wind resistance leading to breakage is increased.

尚、本実施の形態2では、回生ブレーキ時にインバータ回路5のスイッチング素子6のスイッチング動作ONをさせなかったが、これに限らず、スイッチング素子6をスイッチングしても同様の効果が得られることは言うまでもない。   In the second embodiment, the switching operation of the switching element 6 of the inverter circuit 5 is not turned on during regenerative braking. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by switching the switching element 6. Needless to say.

実施の形態3.
上記実施の形態1では、モータ7の巻線8に短絡電流を流して短絡ブレーキをかけるとともに母線電圧の上昇を抑制し、上記実施の形態2では、ブレーキ抵抗器130に回生電流を流して回生ブレーキをかけるとともに母線電圧の上昇を抑制したが、本実施の形態3では、短絡ブレーキと回生ブレーキとを併用する。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, a short-circuit current is supplied to the winding 8 of the motor 7 to apply a short-circuit brake and an increase in the bus voltage is suppressed. In the second embodiment, a regenerative current is supplied to the brake resistor 130 to generate the regeneration. Although the brake is applied and the rise in the bus voltage is suppressed, the third embodiment uses both the short-circuit brake and the regenerative brake.

本実施の形態3に係るモータ駆動制御装置110の構成は、上記実施の形態2の構成と同様である。また、本実施の形態3に係るモータ7も、上記実施の形態1及び2と同様な起電力を発生するモータ7を用いる。そして、本実施の形態3では、上記実施の形態1又は2と同様の動作により、母線電圧が所定の値を超えたとき、インバータ回路5のスイッチパターンとしてゼロベクトル又はゼロベクトル以外のパターンを適宜切り替える。これにより、モータ7の巻線8に短絡電流を流して短絡ブレーキをかける動作と、ブレーキ抵抗器130に回生電流を流して回生ブレーキをかける動作とを切り替えることが可能となる。このような動作により、上記実施の形態1又は2と同様の効果が得られることは言うまでもない。   The configuration of motor drive control apparatus 110 according to the third embodiment is the same as the configuration of the second embodiment. The motor 7 according to the third embodiment also uses the motor 7 that generates the same electromotive force as in the first and second embodiments. In the third embodiment, when the bus voltage exceeds a predetermined value by the same operation as in the first or second embodiment, a zero vector or a pattern other than the zero vector is appropriately used as the switch pattern of the inverter circuit 5. Switch. As a result, it is possible to switch between an operation in which a short-circuit current is applied to the winding 8 of the motor 7 to apply a short-circuit brake and an operation in which a regenerative current is applied to the brake resistor 130 to apply a regenerative brake. It goes without saying that the same effect as in the first or second embodiment can be obtained by such an operation.

実施の形態4.
図6は本発明の実施の形態4に係るモータ駆動制御装置の回路図である。図6において、本実施の形態4に係るモータ7は、各相の巻線8の双方の端子が、それぞれインバータ回路5の出力端子に接続されている。そして、本実施の形態4に係るインバータ回路5は、モータ7の巻線8の各相の両端毎にスイッチング素子6を有する。つまり、図6に示すように、インバータ回路5は、モータ7の各巻線8の片方側に接続されるスイッチング素子6a〜6fと、各巻線8の他端側に接続されるスイッチング素子6a’〜6b’とを有し、各々ブリッジ接続している。このように、本実施の形態4では半導体のスイッチング素子6としては12個使用し、6アームとする。尚、本実施の形態4でもスイッチング素子6としてMOSFETを使用している。また、各々のスイッチング素子6a〜6f’には、並列に逆電流方向に高速ダイオードが内蔵されている。この内蔵されている高速ダイオードはスイッチング素子6a〜6f’がオフしたとき還流電流を流す働きをする。
さらに、本実施の形態4に係るモータ7は、最大外風条件時の回転より生じる各巻線8の相電圧が、電解コンデンサ4の耐圧以下となるようなモータ、例えば、最大外風条件30m/sにおいて、モータ7の回転数が4000rpmとなった場合、相電圧が350Vとなるモータを用いる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram of a motor drive control apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. 6, in the motor 7 according to the fourth embodiment, both terminals of the windings 8 of each phase are connected to the output terminals of the inverter circuit 5 respectively. The inverter circuit 5 according to the fourth embodiment includes a switching element 6 at each end of each phase of the winding 8 of the motor 7. That is, as shown in FIG. 6, the inverter circuit 5 includes switching elements 6 a to 6 f connected to one side of each winding 8 of the motor 7 and switching elements 6 a ′ connected to the other end side of each winding 8. 6b ', and each is bridge-connected. Thus, in the fourth embodiment, twelve semiconductor switching elements 6 are used to form six arms. In the fourth embodiment, a MOSFET is used as the switching element 6. Each switching element 6a to 6f ′ includes a high speed diode in parallel in the reverse current direction. The built-in high-speed diode functions to flow a reflux current when the switching elements 6a to 6f ′ are turned off.
Furthermore, the motor 7 according to the fourth embodiment is a motor in which the phase voltage of each winding 8 generated by the rotation under the maximum outside wind condition is equal to or lower than the withstand voltage of the electrolytic capacitor 4, for example, the maximum outside wind condition 30 m / In s, when the rotational speed of the motor 7 is 4000 rpm, a motor having a phase voltage of 350 V is used.

その他の構成は、上記実施の形態1と同様である。また、室外機117のプロペラファン108Fの回転数と、モータ7の起電力により発生する線間電圧(母線電圧)との関係も上記実施の形態1の図4により説明した動作と同様である。   Other configurations are the same as those of the first embodiment. The relationship between the rotation speed of the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 and the line voltage (bus voltage) generated by the electromotive force of the motor 7 is the same as the operation described with reference to FIG.

このような構成により本発明の実施の形態4では、モータ7は各相巻線8毎に、インバータ回路5に接続しているので、例えば、モータ7の運転停止中に、最大外風条件において、室外機117のプロペラファン108Fが回転しても、母線電圧は電解コンデンサ4の耐圧(350V)を超えることはない。   With this configuration, in the fourth embodiment of the present invention, the motor 7 is connected to the inverter circuit 5 for each phase winding 8, so that, for example, when the operation of the motor 7 is stopped, Even if the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 rotates, the bus voltage does not exceed the withstand voltage (350V) of the electrolytic capacitor 4.

さらに、モータ7は各相巻線8毎にインバータ回路5に接続しているので、各巻線8に誘起される電圧(相電圧)が電解コンデンサ4の端子間に印加される。これにより、例えば、実運転域の最大回転数1300rpmにおいて、図4に示したように、従来モータの線間電圧114Vに対し、本実施の形態4に係るモータ7の線間電圧に相当する電圧(巻線8の相電圧)は、その1.73倍(sqrt3倍)の約197V発生する。   Further, since the motor 7 is connected to the inverter circuit 5 for each phase winding 8, a voltage (phase voltage) induced in each winding 8 is applied between the terminals of the electrolytic capacitor 4. As a result, for example, as shown in FIG. 4, at a maximum rotation speed of 1300 rpm in the actual operation range, a voltage corresponding to the line voltage of the motor 7 according to the fourth embodiment with respect to the line voltage 114 V of the conventional motor. (Phase voltage of the winding 8) is generated approximately 197V, which is 1.73 times (sqrt3 times).

以上のように本実施の形態4においては、インバータ回路5はモータ7の巻線8の各相の両端毎にスイッチング素子6を有しているので、従来のモータと比べ、同一出力時のモータ起電力を1.73倍(sqrt3倍)とし、モータ7の電流を1.73分の1(1/sqrt3)とすることができる。例えば実運転域の最大回転数1300rpmにおいて、同一出力時のモータの電流を114/197とすることができる。インバータ回路5のスイッチング素子6a〜6f’のオン損失はFET側では電流の2乗に比例し、ダイオード側では電流に比例する。またスイッチング損失も電流に依存する特性がある。さらにシャント抵抗12における損失も電流の2乗に比例するため、同一の出力で同一のインバータ回路5を用いた場合、本実施の形態4では従来のモータに比べ、インバータ損失を大きく低減することが可能となる。   As described above, in the fourth embodiment, since the inverter circuit 5 has the switching elements 6 at both ends of each phase of the winding 8 of the motor 7, the motor at the same output as compared with the conventional motor. The electromotive force can be set to 1.73 times (sqrt3 times), and the current of the motor 7 can be set to 1 / 1.73 (1 / sqrt3). For example, at the maximum rotation speed of 1300 rpm in the actual operation range, the motor current at the same output can be 114/197. The on loss of the switching elements 6a to 6f 'of the inverter circuit 5 is proportional to the square of the current on the FET side and proportional to the current on the diode side. Also, the switching loss has a characteristic that depends on the current. Furthermore, since the loss in the shunt resistor 12 is also proportional to the square of the current, when the same inverter circuit 5 is used with the same output, the fourth embodiment can greatly reduce the inverter loss as compared with the conventional motor. It becomes possible.

また、本実施の形態4では、モータ7の起電力に起因するモータ駆動制御装置110の耐圧破壊を、特にリレー等の高価な開閉手段を追加することなしに防止することができる。   In the fourth embodiment, breakdown of the motor drive control device 110 due to the electromotive force of the motor 7 can be prevented without adding an expensive switching means such as a relay.

また、モータ駆動制御装置110の動作のみで耐圧の保護が可能なため、圧縮機インバータ102が保護動作で停止した場合でもモータ駆動制御装置110の保護が可能である。   Further, since the withstand voltage can be protected only by the operation of the motor drive control device 110, the motor drive control device 110 can be protected even when the compressor inverter 102 is stopped by the protection operation.

また、本実施の形態4では同一のロータやステータを用い、巻線8のターン数を増加させ、モータ7の起電力を増加することが可能となる。巻線8のインダクタンスは巻線8のターン数の2乗に比例するので、線間電圧比から計算すると3倍となる。そのためインバータ回路5で駆動した場合、巻き線電流の時間変化di/dtを1/3低減できる。よって電流変化により発生するモータ7の騒音を低減する効果も得られる。風路圧損となるため防音が不能なファンモータにおいて本効果は有効である。またdi/dtの低減により、電磁ノイズの発生も低減できるといった効果もある。さらにdi/dtの低減によりインバータ駆動時の電流リップルも低減し、モータ7の高周波鉄損も低減するといった効果もある。   In the fourth embodiment, the same rotor or stator is used, the number of turns of the winding 8 is increased, and the electromotive force of the motor 7 can be increased. Since the inductance of the winding 8 is proportional to the square of the number of turns of the winding 8, it is tripled when calculated from the line voltage ratio. Therefore, when driven by the inverter circuit 5, the time change di / dt of the winding current can be reduced by 1/3. Therefore, the effect of reducing the noise of the motor 7 generated by the current change can also be obtained. This effect is effective in a fan motor that cannot be soundproofed due to wind path pressure loss. Further, the reduction of di / dt has an effect of reducing the generation of electromagnetic noise. Furthermore, the reduction of di / dt has the effect of reducing the current ripple when driving the inverter and reducing the high-frequency iron loss of the motor 7.

また、従来の技術では外風時に開閉手段でモータを開列した場合、最大外風条件30m/sにおいてモータの端子電圧は769Vにも達し、開閉手段や、モータと開閉手段をつなぐ結線やコネクタの耐圧が必要となり、著しく高価となってしまうが、本実施の形態4ではこれを回避できる。   Further, in the conventional technology, when the motor is opened by the opening / closing means during the outside wind, the motor terminal voltage reaches 769 V under the maximum outside wind condition of 30 m / s, and the opening / closing means, the connection between the motor and the opening / closing means, and the connector Although the withstand voltage is required and becomes extremely expensive, the fourth embodiment can avoid this.

また、本実施の形態4では、短絡電流又は回生電流によるブレーキ動作を行わないため、短絡電流又は回生電流によるモータ7の減磁に対する設計制約が無い。   Moreover, in this Embodiment 4, since the brake operation by a short circuit current or a regenerative current is not performed, there is no design restriction with respect to the demagnetization of the motor 7 by a short circuit current or a regenerative current.

実施の形態5.
図7〜図9は本発明の実施の形態5に係るモータ駆動制御装置の回路図である。図7〜図9において、本実施の形態5に係るモータ7は、三相の巻線8を有し、各相の巻線8の片側の端子が、それぞれインバータ回路5の出力端子に接続されている。そして、巻線8のもう一方の端子はそれぞれ開閉手段81に接続されている。この開閉手段81を用いることにより、巻線8のΔ結線とY結線との切り替え、又はインバータ回路5と巻線8との開列が可能である。即ち、この開閉手段81により、モータ7の巻線8をY結線とΔ結線とに切り替える切替手段、及び巻線8片側の接続を切り離す開閉手段を構成している。
さらに、本実施の形態5に係るモータ7は、最大外風条件時の回転より生じる各巻線8の相電圧が、電解コンデンサ4の耐圧以下となるようなモータ、例えば、最大外風条件30m/sにおいて、モータ7の回転数が4000rpmとなった場合、相電圧が350Vとなるモータを用いる。
Embodiment 5 FIG.
7 to 9 are circuit diagrams of the motor drive control device according to the fifth embodiment of the present invention. 7 to 9, the motor 7 according to the fifth embodiment has a three-phase winding 8, and one terminal of each phase winding 8 is connected to the output terminal of the inverter circuit 5. ing. The other terminal of the winding 8 is connected to the opening / closing means 81. By using the opening / closing means 81, switching between Δ connection and Y connection of the winding 8 or switching between the inverter circuit 5 and the winding 8 is possible. That is, the opening / closing means 81 constitutes a switching means for switching the winding 8 of the motor 7 between the Y connection and the Δ connection, and an opening / closing means for disconnecting the connection on one side of the winding 8.
Further, the motor 7 according to the fifth embodiment is a motor in which the phase voltage of each winding 8 generated by the rotation under the maximum outside wind condition is equal to or lower than the withstand voltage of the electrolytic capacitor 4, for example, the maximum outside wind condition 30 m / In s, when the rotational speed of the motor 7 is 4000 rpm, a motor having a phase voltage of 350 V is used.

その他の構成は、上記実施の形態1と同様である。また、室外機117のプロペラファン108Fの回転数と、モータ7の起電力により発生する線間電圧(母線電圧)との関係も上記実施の形態1の図4により説明した動作と同様である。このような構成により本発明の実施の形態5では、巻線8のY結線とΔ結線との切り替え、又は巻線8とインバータ回路5との開列を行う。   Other configurations are the same as those of the first embodiment. The relationship between the rotation speed of the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 and the line voltage (bus voltage) generated by the electromotive force of the motor 7 is the same as the operation described with reference to FIG. With this configuration, in the fifth embodiment of the present invention, the Y connection and the Δ connection of the winding 8 are switched or the winding 8 and the inverter circuit 5 are opened.

まず、Y結線とΔ結線との切り替えについて、図7及び図8を用いて説明する。
図7に示すように、例えばモータ7の運転中においては、センサレス制御手段および制動制御手段10は、開閉手段81を動作させて、モータ7の巻線をY結線に切り替える。この場合は、従来モータと同じ接続になる。
First, switching between Y connection and Δ connection will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
As shown in FIG. 7, for example, during operation of the motor 7, the sensorless control unit and the braking control unit 10 operate the opening / closing unit 81 to switch the winding of the motor 7 to the Y connection. In this case, the connection is the same as that of the conventional motor.

一方、図8に示すように、例えばモータ7の運転停止中においては、センサレス制御手段および制動制御手段10は、開閉手段81を動作させて、モータ7の巻線をΔ結線に切り替える。この場合、外風による回転によりモータ起電力が発生すると、各巻線8に誘起される相電圧が電解コンデンサ4の端子間に印加される。したがって、インバータ回路5の電解コンデンサ4の端子間にかかる電圧は、Y結線時の1/1.73(1/sqrt3)とすることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 8, for example, when the operation of the motor 7 is stopped, the sensorless control means and the braking control means 10 operate the opening / closing means 81 to switch the winding of the motor 7 to Δ connection. In this case, when a motor electromotive force is generated due to rotation by the external wind, a phase voltage induced in each winding 8 is applied between the terminals of the electrolytic capacitor 4. Accordingly, the voltage applied between the terminals of the electrolytic capacitor 4 of the inverter circuit 5 can be 1 / 1.73 (1 / sqrt3) at the time of Y connection.

これにより、例えば、最大外風条件30m/sにおいて、モータ7の回転数が4000rpmとなった場合、モータ7の相電圧が350Vとなるモータを用いることができ、例えば、実運転域の最大回転数1300rpmにおいて、Y結線時の線間電圧114Vに対し、Δ結線時の相電圧は、その1.73倍(sqrt3倍)の約197V発生することが可能となる。さらに、Δ結線時において、最大外風条件により室外機117のプロペラファン108Fが回転しても、母線電圧は電解コンデンサ4の耐圧(350V)を超えることはない。   As a result, for example, when the rotational speed of the motor 7 is 4000 rpm under the maximum outside wind condition of 30 m / s, a motor with a phase voltage of the motor 7 of 350 V can be used. At several 1300 rpm, it is possible to generate approximately 197 V, which is 1.73 times (sqrt 3 times) the phase voltage at Δ connection, with respect to the line voltage 114 V at Y connection. Further, at the time of Δ connection, even if the propeller fan 108F of the outdoor unit 117 rotates due to the maximum outside wind condition, the bus voltage does not exceed the withstand voltage (350V) of the electrolytic capacitor 4.

次に、巻線8とインバータ回路5との開列について説明する。
図9に示すように、例えばモータ7の運転停止中においては、センサレス制御手段および制動制御手段10は、開閉手段81を動作させて、各相の巻線8を開列し、インバータ回路5の端子に、外風時のモータ起電力による電圧を印加させない。このように、モータ7の巻線8とインバータ回路5とを開列すれば、電解コンデンサ4の端子間(母線電圧)には、モータ7の起電力による電圧は印加されない。
Next, the opening of the winding 8 and the inverter circuit 5 will be described.
As shown in FIG. 9, for example, when the operation of the motor 7 is stopped, the sensorless control means and the braking control means 10 operate the opening / closing means 81 to open the windings 8 of each phase, and the terminals of the inverter circuit 5. In addition, the voltage due to the motor electromotive force during the external wind is not applied. As described above, when the winding 8 of the motor 7 and the inverter circuit 5 are opened, the voltage due to the electromotive force of the motor 7 is not applied between the terminals (bus voltage) of the electrolytic capacitor 4.

以上のように本実施の形態5においては、例えば、モータ7の運転停止時に、図8又は図9に示すように、開閉手段81を動作させて、Δ結線又は巻線8の開列を行うことにより、図7に示すように、Y結線時の状態に比べ、外風に起因する起電力によるインバータ回路5の端子間への印加電圧を、低減若しくは無くすことができる。   As described above, in the fifth embodiment, for example, when the operation of the motor 7 is stopped, the opening / closing means 81 is operated to open the Δ connection or the winding 8 as shown in FIG. 8 or FIG. Thus, as shown in FIG. 7, compared with the state at the time of Y connection, the voltage applied between the terminals of the inverter circuit 5 due to the electromotive force caused by the external wind can be reduced or eliminated.

また、本実施の形態5では、インバータ回路5の電解コンデンサ4の端子間にかかる電圧は、Y結線時の1/1.73(1/sqrt3)とすることができるので、モータの巻線8のターン数を1.73倍以上とすることができ、モータ電流の低減可能となる。   In the fifth embodiment, the voltage applied between the terminals of the electrolytic capacitor 4 of the inverter circuit 5 can be 1 / 1.73 (1 / sqrt3) at the time of Y connection. The number of turns can be increased to 1.73 times or more, and the motor current can be reduced.

また、モータ7の巻線8をΔ結線に切り替えることで、Y結線と比べ、同一出力時のモータ起電力を1.73倍(sqrt3倍)とし、モータ7の電流を1.73分の1(1/sqrt3)とすることができる。例えば実運転域の最大回転数1300rpmにおいて、同一出力時のモータの電流を114/197とすることができる。インバータ回路5のスイッチング素子6a〜6fのオン損失はFET側では電流の2乗に比例し、ダイオード側では電流に比例する。またスイッチング損失も電流に依存する特性がある。さらにシャント抵抗12における損失も電流の2乗に比例するため、同一の出力で同一のインバータ回路5を用いた場合、本実施の形態5では従来のモータに比べ、インバータ損失を大きく低減することが可能となる。   Further, by switching the winding 8 of the motor 7 to the Δ connection, the motor electromotive force at the same output is 1.73 times (sqrt 3 times) compared to the Y connection, and the current of the motor 7 is reduced to 1/73. (1 / sqrt3). For example, at the maximum rotation speed of 1300 rpm in the actual operation range, the motor current at the same output can be 114/197. The on-loss of the switching elements 6a to 6f of the inverter circuit 5 is proportional to the square of the current on the FET side and proportional to the current on the diode side. Also, the switching loss has a characteristic that depends on the current. Furthermore, since the loss in the shunt resistor 12 is also proportional to the square of the current, when the same inverter circuit 5 is used with the same output, the fifth embodiment can greatly reduce the inverter loss as compared with the conventional motor. It becomes possible.

また、モータ駆動制御装置110の開閉手段81の動作のみで耐圧の保護が可能なため、圧縮機インバータ102が保護動作で停止した場合でもモータ駆動制御装置110の保護が可能である。   Further, since the breakdown voltage can be protected only by the operation of the opening / closing means 81 of the motor drive control device 110, the motor drive control device 110 can be protected even when the compressor inverter 102 is stopped by the protection operation.

また、本実施の形態5では同一のロータやステータを用い、巻線8のターン数を増加させ、モータ7の起電力を増加することが可能となる。巻線8のインダクタンスは巻線8のターン数の2乗に比例するので、線間電圧比から計算すると3倍となる。そのためインバータ回路5で駆動した場合、巻き線電流の時間変化di/dtを1/3低減できる。よって電流変化により発生するモータ7の騒音を低減する効果も得られる。風路圧損となるため防音が不能なファンモータにおいて本効果は有効である。またdi/dtの低減により、電磁ノイズの発生も低減できるといった効果もある。さらにdi/dtの低減によりインバータ駆動時の電流リップルも低減し、モータ7の高周波鉄損も低減するといった効果もある。   In the fifth embodiment, the same rotor or stator is used, the number of turns of the winding 8 is increased, and the electromotive force of the motor 7 can be increased. Since the inductance of the winding 8 is proportional to the square of the number of turns of the winding 8, it is tripled when calculated from the line voltage ratio. Therefore, when driven by the inverter circuit 5, the time change di / dt of the winding current can be reduced by 1/3. Therefore, the effect of reducing the noise of the motor 7 generated by the current change can also be obtained. This effect is effective in a fan motor that cannot be soundproofed due to wind path pressure loss. Further, the reduction of di / dt has an effect of reducing the generation of electromagnetic noise. Furthermore, the reduction of di / dt has the effect of reducing the current ripple when driving the inverter and reducing the high-frequency iron loss of the motor 7.

また、本実施の形態5では、短絡電流又は回生電流によるブレーキ動作を行わないため、短絡電流又は回生電流によるモータ7の減磁に対する設計制約が無い。   Moreover, in this Embodiment 5, since the brake operation by a short circuit current or a regenerative current is not performed, there is no design restriction with respect to the demagnetization of the motor 7 by a short circuit current or a regenerative current.

実施の形態6.
上記実施の形態1〜5では、インバータ回路5の動作など、電気的に駆動回路を保護する方法について述べてきたが、本実施の形態6に係るモータ駆動制御装置110は、上記実施の形態1〜5の構成に加え、モータの回転負荷を増加させる機械式制動手段や、プロペラファン108Fの回転を停止させるストッパを更に備える。
Embodiment 6 FIG.
In the first to fifth embodiments, the method of electrically protecting the drive circuit such as the operation of the inverter circuit 5 has been described. However, the motor drive control device 110 according to the sixth embodiment is the same as the first embodiment. In addition to the configurations of ˜5, mechanical braking means for increasing the rotational load of the motor and a stopper for stopping the rotation of the propeller fan 108F are further provided.

このような構成により、本実施の形態6では、外風によりプロペラファン108Fが回転し、当該プロペラファン108Fの回転により発生するモータ7の起電力が所定の値を超えたとき、機械式制動手段を動作させ、モータ7の起電力を低下させる。また、モータ7の運転停止時に、ストッパを動作させ、プロペラファン108Fの回転によるモータ7の起電力を生じさせないように動作する。このような動作により、外風による回転に起因するモータ起電力の発生を抑制することができ、上述した実施の形態1〜5の効果と同様に、モータ7の巻線8のターン数アップによる効果を得ても良いことは言うまでもない。   With this configuration, in the sixth embodiment, when the propeller fan 108F is rotated by the external wind and the electromotive force of the motor 7 generated by the rotation of the propeller fan 108F exceeds a predetermined value, the mechanical braking means And the electromotive force of the motor 7 is lowered. Further, when the operation of the motor 7 is stopped, the stopper is operated so that the electromotive force of the motor 7 is not generated by the rotation of the propeller fan 108F. By such an operation, it is possible to suppress the generation of the motor electromotive force due to the rotation by the external wind, and by the increase in the number of turns of the winding 8 of the motor 7 as in the effects of the first to fifth embodiments. Needless to say, an effect may be obtained.

尚、上述した機械式制動手段及びストッパは、何れか一方のみを備えても良いし、併用しても良い。また、上述した実施の形態1〜5の何れの構成おいても機械式制動手段及びストッパを併用して、母線電圧の上昇を抑制することができるのは言うまでもない。   Note that only one of the mechanical braking means and the stopper described above may be provided, or may be used in combination. Needless to say, in any of the configurations of the first to fifth embodiments described above, it is possible to suppress an increase in the bus voltage by using the mechanical braking means and the stopper together.

実施の形態7.
上記実施の形態1〜5では、インバータ回路5の動作など、電気的に駆動回路を保護する方法について述べてきたが、本実施の形態6に係るモータ駆動制御装置110は、上記実施の形態1〜5の構成に加え、風速に応じプロペラファン108Fの形状を変形させ、当該プロペラファン108Fの回転力を低下させるファン形状変形手段や、風路に設けられ、プロペラファン108Fの回転力を低下させる風路形状変形手段であるダンパーシャッターを更に備える。
Embodiment 7 FIG.
In the first to fifth embodiments, the method of electrically protecting the drive circuit such as the operation of the inverter circuit 5 has been described. However, the motor drive control device 110 according to the sixth embodiment is the same as the first embodiment. In addition to the configurations of ˜5, the shape of the propeller fan 108F is deformed according to the wind speed, and the fan shape deforming means for reducing the rotational force of the propeller fan 108F or the rotational force of the propeller fan 108F is provided in the air passage. Further provided is a damper shutter which is a wind path shape deforming means.

このような構成により、本実施の形態7では、外風によりプロペラファン108Fが回転し、当該プロペラファン108Fの回転により発生するモータ7の起電力が所定の値を超えたとき、ファン形状変形手段又は/及びダンパーシャッターを動作させ、モータ7の起電力を低下させる。このような動作により、外風による回転に起因するモータ起電力の発生を抑制することができ、上述した実施の形態1〜5の効果と同様に、モータ7の巻線8のターン数アップによる効果を得ても良いことは言うまでもない。   With this configuration, in the seventh embodiment, when the propeller fan 108F is rotated by the external wind and the electromotive force of the motor 7 generated by the rotation of the propeller fan 108F exceeds a predetermined value, the fan shape deforming means Or / and the damper shutter is operated to reduce the electromotive force of the motor 7. By such an operation, it is possible to suppress the generation of the motor electromotive force due to the rotation by the external wind, and by the increase in the number of turns of the winding 8 of the motor 7 as in the effects of the first to fifth embodiments. Needless to say, an effect may be obtained.

尚、上述したファン形状変形手段及びダンパーシャッターは、何れか一方のみを備えても良いし、併用しても良い。また、上述した実施の形態1〜5の何れの構成おいてもファン形状変形手段及びダンパーシャッターを併用して、母線電圧の上昇を抑制することができるのは言うまでもない。更に、上記実施の形態6で説明した、機械式制動手段及びストッパを併用して、母線電圧の上昇を抑制することができるのは言うまでもない。   Note that the fan shape deforming means and the damper shutter described above may be provided with either one or both of them. Needless to say, in any of the configurations of the first to fifth embodiments described above, the fan shape deforming means and the damper shutter can be used together to suppress an increase in the bus voltage. Furthermore, it goes without saying that the increase of the bus voltage can be suppressed by using the mechanical braking means and the stopper described in the sixth embodiment.

実施の形態8.
上記実施の形態1〜5では、モータ7とモータ駆動制御装置110とがそれぞれ別の場所に配置された場合について述べたが、モータ駆動制御装置110を構成する各手段の全部又は一部が、モータ7に内蔵されても同様の効果が得られる。このような構成とすることにより、インバータ回路5のスイッチング素子6や、ブレーキ抵抗器130、回生電流を制御する半導体スイッチ素子15などの発熱を、モータ7内に放熱できるため、放熱対策費用を低減できる効果がある。
Embodiment 8 FIG.
In the first to fifth embodiments, the case where the motor 7 and the motor drive control device 110 are arranged at different locations has been described. However, all or a part of each means constituting the motor drive control device 110 is Even if it is built in the motor 7, the same effect can be obtained. With this configuration, heat generated by the switching element 6 of the inverter circuit 5, the brake resistor 130, the semiconductor switch element 15 that controls the regenerative current, etc. can be radiated into the motor 7. There is an effect that can be done.

実施の形態9.
図10は本発明の実施の形態9に係る換気扇の断面を模式的に示した概略構成図である。図10において、換気扇200は、金属筐体201、シロッコファン202、換気扇グリル203と、金属製の電気品BOX204とにより構成される。この換気扇200は、天井壁220に取り付けられる。そして、この換気扇200のシロッコファン202は、上述した実施の形態1〜8のモータ7のロータシャフト71が接続され、上述した実施の形態1〜8で説明したモータ駆動制御装置110により回転駆動される。このような構成により、換気扇200のシロッコファン202が外風により回転した場合においても、上述した実施の形態1〜8と同様の効果を得られることは言うまでもない。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram schematically showing a cross section of a ventilation fan according to Embodiment 9 of the present invention. In FIG. 10, the ventilation fan 200 includes a metal casing 201, a sirocco fan 202, a ventilation fan grill 203, and a metal electrical product BOX 204. The ventilation fan 200 is attached to the ceiling wall 220. The sirocco fan 202 of the ventilation fan 200 is connected to the rotor shaft 71 of the motor 7 of the first to eighth embodiments described above, and is rotationally driven by the motor drive control device 110 described in the first to eighth embodiments. The Needless to say, even when the sirocco fan 202 of the ventilation fan 200 is rotated by the outside wind, the same effects as those of the first to eighth embodiments can be obtained by such a configuration.

尚、本実施の形態9においても、上記実施の形態1と同様に、モータ7の有する永久磁石の減磁耐力を向上させるようにしても良い。つまり、モータ7は、温度上昇に対し保磁力が低下する永久磁石を有するロータを備え、モータが有する熱を放熱する放熱手段を備えるようにしても良い。又はモータ7は、温度上昇に対し保磁力が増加する永久磁石を有するロータを備えるようにしても良い。また、モータ7は、永久磁石をステータに用いるようにしても良い。このような構成により、上記実施の形態1と同様の効果を得られることは言うまでもない。   In the ninth embodiment, similarly to the first embodiment, the demagnetization resistance of the permanent magnet of the motor 7 may be improved. That is, the motor 7 may include a rotor having a permanent magnet whose coercive force decreases with increasing temperature, and may include a heat radiating unit that radiates the heat of the motor. Alternatively, the motor 7 may include a rotor having a permanent magnet whose coercive force increases with temperature rise. Moreover, you may make it the motor 7 use a permanent magnet for a stator. It goes without saying that the same effect as in the first embodiment can be obtained by such a configuration.

実施の形態10.
図11は本発明の実施の形態10に係るヒートポンプタイプの給湯機の概略構成図である。図11において、ヒートポンプタイプの給湯機は、圧縮機301、加熱熱交換器302、絞り部303及び吸熱熱交換器304とこれらを順次接続する循環配管307並びに吸熱熱交換器304用の送風ファン305、吸熱熱交換器304の出口側に設置された吸熱熱交換部温度センサ311から構成されている。さらに貯湯タンク306は循環配管308により加熱熱交換器302と接続され、加熱熱交換器302内部を通る循環配管308で熱交換され、加熱された湯が貯湯タンク306の上部より貯湯される。貯湯タンク306には給水管309から給水される。そして、このヒートポンプタイプの給湯機の送風ファン305は、上述した実施の形態1〜8のモータ7に接続され、上述した実施の形態1〜8で説明したモータ駆動制御装置110により回転駆動される。このような構成により、ヒートポンプタイプの給湯機の送風ファン305が外風により回転した場合においても、上述した実施の形態1〜8と同様の効果を得られることは言うまでもない。
Embodiment 10 FIG.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a heat pump type hot water supply apparatus according to Embodiment 10 of the present invention. In FIG. 11, a heat pump type water heater includes a compressor 301, a heating heat exchanger 302, a throttle 303, an endothermic heat exchanger 304, a circulation pipe 307 that sequentially connects them, and a blower fan 305 for the endothermic heat exchanger 304. , And an endothermic heat exchanger temperature sensor 311 installed on the outlet side of the endothermic heat exchanger 304. Further, the hot water storage tank 306 is connected to the heating heat exchanger 302 by a circulation pipe 308, heat is exchanged by the circulation pipe 308 passing through the heating heat exchanger 302, and the heated hot water is stored from the upper part of the hot water storage tank 306. The hot water storage tank 306 is supplied with water from a water supply pipe 309. And the ventilation fan 305 of this heat pump type water heater is connected to the motor 7 of the first to eighth embodiments described above, and is rotationally driven by the motor drive control device 110 described in the first to eighth embodiments. . Needless to say, with such a configuration, even when the blower fan 305 of the heat pump type water heater is rotated by outside air, the same effects as those of the first to eighth embodiments described above can be obtained.

尚、本実施の形態10においても、上記実施の形態1と同様に、モータ7の永久磁石の減磁耐力を向上させるようにしても良い。つまり、モータ7は、温度上昇に対し保磁力が低下する永久磁石を有するロータを備え、モータが有する熱を放熱する放熱手段を備えるようにしても良い。又はモータ7は、温度上昇に対し保磁力が増加する永久磁石を有するロータを備えるようにしても良い。また、モータ7は、永久磁石をステータに用いるようにしても良い。このような構成により、上記実施の形態1と同様の効果を得られることは言うまでもない。   In the tenth embodiment, the demagnetization resistance of the permanent magnet of the motor 7 may be improved as in the first embodiment. That is, the motor 7 may include a rotor having a permanent magnet whose coercive force decreases with increasing temperature, and may include a heat radiating unit that radiates the heat of the motor. Alternatively, the motor 7 may include a rotor having a permanent magnet whose coercive force increases with temperature rise. Moreover, you may make it the motor 7 use a permanent magnet for a stator. It goes without saying that the same effect as in the first embodiment can be obtained by such a configuration.

1 商用電源、2 整流回路、3 整流ダイオード、4 電解コンデンサ、5 インバータ回路、6 スイッチング素子、7 モータ、8 巻線、9 回転子、10 センサレス制御手段および制動制御手段、11 電流検出手段、12 シャント抵抗、13 母線電圧検出手段、15 半導体スイッチ素子、61 ロータコア、62 永久磁石、63 ステータコア、64 ステータ巻き線、71 ロータシャフト、81 開閉手段、102 圧縮機インバータ、103 圧縮機、104 四方弁、105 室外熱交換器、106 膨張弁、107 室内熱交換器、108 室外ファン、108F プロペラファン、109 室内ファン、110 モータ駆動制御装置、112 速度制御回路、113 空気調和機制御部、114 受光部、115 異常表示部、116 赤外リモコン、117 室外機、130 ブレーキ抵抗器、131 配線、200 換気扇、201 金属筐体、202 シロッコファン、203 換気扇グリル、204 電気品BOX、220 天井壁、301 圧縮機、302 加熱熱交換器、303 絞り部、304 吸熱熱交換器、305 送風ファン、306 貯湯タンク、307 循環配管、308 循環配管、309 給水管、311 吸熱熱交換部温度センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply, 2 Rectifier circuit, 3 Rectifier diode, 4 Electrolytic capacitor, 5 Inverter circuit, 6 Switching element, 7 Motor, 8 Winding, 9 Rotor, 10 Sensorless control means and braking control means, 11 Current detection means, 12 Shunt resistor, 13 bus voltage detection means, 15 semiconductor switch element, 61 rotor core, 62 permanent magnet, 63 stator core, 64 stator winding, 71 rotor shaft, 81 opening / closing means, 102 compressor inverter, 103 compressor, 104 four-way valve, 105 outdoor heat exchanger, 106 expansion valve, 107 indoor heat exchanger, 108 outdoor fan, 108F propeller fan, 109 indoor fan, 110 motor drive control device, 112 speed control circuit, 113 air conditioner control unit, 114 light receiving unit, 115 abnormality display section, 16 Infrared remote control, 117 Outdoor unit, 130 Brake resistor, 131 Wiring, 200 Ventilation fan, 201 Metal housing, 202 Sirocco fan, 203 Ventilation fan grill, 204 Electrical box, 220 Ceiling wall, 301 Compressor, 302 Heat exchange 303, throttle part, 304 endothermic heat exchanger, 305 blower fan, 306 hot water storage tank, 307 circulation pipe, 308 circulation pipe, 309 water supply pipe, 311 endothermic heat exchange part temperature sensor.

Claims (14)

ファンを回転させ、巻き線の各相の片端が結線されているモータを駆動するモータ駆動制御装置であって、
直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに印加するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御して前記モータの運転を制御する制御手段と、
前記インバータ回路に電源を供給する電源線の電圧を検出する母線電圧検出手段と
を備え、
前記モータは、当該モータの回転数が実運転域の回転数より高回転数になる外風条件時に、線間電圧が前記インバータ回路の耐圧以上となる起電力を発生し、
前記インバータ回路は、前記巻き線の各相の片端にスイッチング素子を有し、
前記モータの起電力による前記電源線の電圧が一定電圧以上になったことを前記母線電圧検出手段が検知すると、
前記制御手段は、前記スイッチング素子のスイッチパターンを制御して、前記モータの前記巻き線の各相の片端を前記スイッチング素子を経由して短絡すること
を特徴とするモータ駆動制御装置。
A motor drive control device that rotates a fan and drives a motor in which one end of each phase of the winding is connected,
An inverter circuit for converting a DC voltage into an AC voltage and applying the same to the motor;
Control means for controlling the operation of the motor by controlling the inverter circuit;
A bus voltage detecting means for detecting a voltage of a power line for supplying power to the inverter circuit;
The motor generates an electromotive force in which the line voltage is equal to or higher than the withstand voltage of the inverter circuit when the outside wind condition in which the rotation speed of the motor is higher than the rotation speed in the actual operation range ,
The inverter circuit has a switching element at one end of each phase of the winding,
When the bus voltage detection means detects that the voltage of the power line due to the electromotive force of the motor has become a certain voltage or higher,
The motor drive control device, wherein the control means controls a switch pattern of the switching element to short-circuit one end of each phase of the winding of the motor via the switching element.
前記モータの巻き線間の結線のうち、少なくとも片側の接続を開閉する開閉手段を更に備え、
前記制御手段は、前記モータの運転停止時に、前記開閉手段を動作させ、前記モータの巻き線の片側の接続を前記インバータ回路と切り離すこと
を特徴とする請求項1記載のモータ駆動制御装置。
An opening / closing means for opening / closing a connection on at least one side of the connection between the windings of the motor;
2. The motor drive control device according to claim 1, wherein when the operation of the motor is stopped, the control unit operates the opening / closing unit to disconnect the connection on one side of the winding of the motor from the inverter circuit.
前記インバータ回路、前記制御手段、及び前記開閉手段の少なくとも一つが前記モータに内蔵されること
を特徴とする請求項2記載のモータ駆動制御装置。
The motor drive control device according to claim 2, wherein at least one of the inverter circuit, the control unit, and the opening / closing unit is built in the motor.
前記モータの回転負荷を増加させる機械式制動手段を更に備え、
前記制御手段は、外風により前記ファンが回転し、当該ファンの回転により発生する前記モータの起電力が所定の値を超えたとき、前記機械式制動手段を動作させ、前記モータの起電力を低下させること
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のモータ駆動制御装置。
Mechanical braking means for increasing the rotational load of the motor,
The control means operates the mechanical braking means when the fan is rotated by the external wind and the electromotive force of the motor generated by the rotation of the fan exceeds a predetermined value. The motor drive control device according to claim 1, wherein the motor drive control device is reduced.
前記ファンの回転を停止させるストッパを更に備え、
前記制御手段は、前記モータの運転停止時に、前記ストッパを動作させ、前記ファンの回転による前記モータの起電力を生じさせないこと
を特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のモータ駆動制御装置。
A stopper for stopping the rotation of the fan;
5. The motor according to claim 1, wherein the control unit operates the stopper when the operation of the motor is stopped, and does not generate an electromotive force of the motor due to rotation of the fan. Drive control device.
前記ファンの回転力を低下させるファン形状変形手段を更に備え、
前記制御手段は、外風により前記ファンが回転し、当該ファンの回転により発生する前記モータの起電力が所定の値を超えたとき、前記ファン形状変形手段を動作させ、前記モータの起電力を低下させること
を特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のモータ駆動制御装置。
Fan shape deformation means for reducing the rotational force of the fan is further provided,
The control means operates the fan shape deforming means when the fan is rotated by an external wind and the electromotive force of the motor generated by the rotation of the fan exceeds a predetermined value, and the electromotive force of the motor is The motor drive control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the motor drive control device is reduced.
前記ファンの回転力を低下させる風路形状変形手段を更に備え、
前記制御手段は、外風により前記ファンが回転し、当該ファンの回転により発生する前記モータの起電力が所定の値を超えたとき、前記風路形状変形手段を動作させ、前記モータの起電力を低下させること
を特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載のモータ駆動制御装置。
It further comprises air path shape deforming means for reducing the rotational force of the fan,
The control means operates the wind path shape deforming means when the fan rotates due to outside wind and the electromotive force of the motor generated by the rotation of the fan exceeds a predetermined value, and the electromotive force of the motor The motor drive control device according to claim 1, wherein the motor drive control device according to claim 1 is reduced.
ファンを回転させるモータと、
請求項1〜7の何れか1項に記載のモータ駆動制御装置とを備えたこと
を特徴とする空気調和機。
A motor that rotates the fan;
An air conditioner comprising the motor drive control device according to any one of claims 1 to 7.
ファンを回転させるモータと、
請求項1〜7の何れか1項に記載のモータ駆動制御装置とを備えたこと
を特徴とする換気扇。
A motor that rotates the fan;
A ventilation fan comprising the motor drive control device according to any one of claims 1 to 7.
ファンを回転させるモータと、
請求項1〜7の何れか1項に記載のモータ駆動制御装置とを備えたこと
を特徴とするヒートポンプタイプの給湯機。
A motor that rotates the fan;
A heat pump type water heater comprising the motor drive control device according to any one of claims 1 to 7.
前記モータが有する熱を放熱する放熱手段を備え、
前記モータは、温度上昇に対し保磁力が低下する永久磁石を有するロータを備えたこと
を特徴とする請求項8記載の空気調和機。
A heat dissipating means for dissipating the heat of the motor;
The air conditioner according to claim 8, wherein the motor includes a rotor having a permanent magnet whose coercive force decreases with increasing temperature.
前記モータは、温度上昇に対し保磁力が増加する永久磁石を有するロータを備えたこと
を特徴とする請求項8記載の空気調和機。
The air conditioner according to claim 8, wherein the motor includes a rotor having a permanent magnet whose coercive force increases with increasing temperature.
前記モータは、永久磁石を有するステータを備えたこと
を特徴とする請求項8記載の空気調和機。
The air conditioner according to claim 8, wherein the motor includes a stator having a permanent magnet.
前記放熱手段は、
外風により前記ファンが回転し、当該ファンの回転により発生する前記モータの起電力に起因する前記モータの熱を、前記外風により放熱し、
前記モータの内部温度が、前記永久磁石の減磁温度を超えないこと
を特徴とする請求項11記載の空気調和機。
The heat dissipation means is
The fan is rotated by the outside wind, the heat of the motor due to the electromotive force of the motor generated by the rotation of the fan is radiated by the outside wind,
The air conditioner according to claim 11, wherein an internal temperature of the motor does not exceed a demagnetizing temperature of the permanent magnet.
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