JP6942184B2 - 駆動装置、圧縮機、空気調和機および駆動方法 - Google Patents
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Description
<電動機の構成>
本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1の電動機1の構成を示す断面図である。この電動機1は、永久磁石埋込型電動機であり、例えばロータリー圧縮機に用いられる。電動機1は、ステータ10と、ステータ10の内側に回転可能に設けられたロータ20とを備えている。ステータ10とロータ20との間には、例えば0.3〜1mmのエアギャップが形成されている。なお、図1は、ロータ20の回転軸に直交する面における断面図である。
次に、電動機1を用いたロータリー圧縮機8について説明する。図2は、ロータリー圧縮機8の構成を示す断面図である。ロータリー圧縮機8は、シェル80と、シェル80内に配設された圧縮機構9と、圧縮機構9を駆動する電動機1とを備えている。ロータリー圧縮機8は、さらに、電動機1と圧縮機構9とを動力伝達可能に連結するシャフト90(クランクシャフト)を有している。シャフト90は、電動機1のロータ20のシャフト孔27(図1)に嵌合する。
(2)また、組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素、例えばR1270(プロピレン)を用いてもよい。R1270のGWPは3であり、HFO−1234yfより低いが、可燃性はHFO−1234yfより高い。
(3)また、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくとも何れかを含む混合物、例えばHFO−1234yfとR32との混合物を用いてもよい。上述したHFO−1234yfは低圧冷媒のため圧損が大きくなる傾向があり、冷凍サイクル(特に蒸発器)の性能低下を招く可能性がある。そのため、HFO−1234yfよりも高圧冷媒であるR32またはR41との混合物を用いることが実用上は望ましい。
次に、実施の形態1の駆動装置を含む空気調和機5について説明する。図3は、空気調和機5の構成を示すブロック図である。空気調和機5は、室内(空調対象空間)に設置される室内機5Aと、屋外に設置される室外機5Bとを備えている。室内機5Aと室外機5Bとは、冷媒が流れる接続配管40a,40bによって接続されている。接続配管40aには、凝縮器を通過した液冷媒が流れる。接続配管40bには、蒸発器を通過したガス冷媒が流れる。
次に、電動機1を駆動する駆動装置100について説明する。図6は、駆動装置100および電動機1の構成を示すブロック図である。駆動装置100は、電源101の出力を整流するコンバータ102と、電動機1のコイル3に交流電圧を出力するインバータ103と、コイル3の結線状態を切り替える結線切り替え部60と、制御装置50とを有する。電源101は、例えば200V(実効電圧)の交流電源である。
次に、実施の形態1の駆動装置100における過電流保護のための構成について説明する。過電流保護とは、永久磁石25の減磁の低減を目的として、インバータ103の電流値が過電流閾値(過電流保護レベルとも称する)を超えないように制御することを言う。
Iu=Io×sin(ωt)
Iv=Io×sin(ωt−2π/3)
Iw=Io×sin(ωt−4π/3)。
Iu’=√3×Io×sin(ωt)
Iv’=√3×Io×sin(ωt−2π/3)
Iw’=√3×Io×sin(ωt−4π/3)。
図15は、空気調和機5の基本動作を示すフローチャートである。空気調和機5の制御装置50は、信号受信部56によりリモコン55から起動信号を受信することにより、運転を開始する(ステップS101)。ここでは、制御装置50のCPU57が起動する。後述するように、空気調和機5は、前回終了時にコイル3の結線状態をデルタ結線に切り替えて終了しているため、運転開始時(起動時)にはコイル3の結線状態がデルタ結線となっている。
図18は、実施の形態1の過電流保護動作を示すフローチャートである。この過電流保護動作は、電動機1の回転中、すなわち図15に示したステップS104〜S108の間に実行される。
以上説明したように、本発明の実施の形態1の駆動装置100では、コイル3の結線状態がY結線でインバータ103の電流値が第1の閾値A(すなわち過電流閾値A)に達した場合、およびコイル3の結線状態がデルタ結線でインバータ103の電流値が第2の閾値B(すなわち過電流閾値B)に達した場合に、インバータの出力を停止する。第1の閾値Aと第2の閾値Bとは、B<√3×Aを満足する。そのため、例えばコイル3の1相に電流が流れていない運転状態においても、永久磁石25の減磁を低減する(生じにくくする)ことができる。
次に、実施の形態1の変形例について説明する。上述した実施の形態1では、リレー接点(スイッチ61,62,63)を有する結線切り替え部60を用いた。これに対し、この変形例では、半導体スイッチ71,72,73を有する結線切り替え部70を用いる。
Claims (12)
- コイルを有するステータと、永久磁石を有するロータとを備えた電動機を駆動する駆動装置であって、
前記コイルに電圧を出力するインバータと、
前記コイルの結線状態をY結線とデルタ結線とで切り替える結線切り替え部と、
前記コイルの結線状態がY結線で且つ前記インバータの電流値が第1の過電流閾値Aに達するか、または、前記コイルの結線状態がデルタ結線で且つ前記電流値が第2の過電流閾値Bに達した場合に、前記インバータの出力を停止する制御装置と
を備え、
前記第2の過電流閾値Bは、前記インバータの出力電流に欠相が生じた場合の前記コイルに流れる電流の増加分15%と、当該電流によって生じる磁束のうち前記永久磁石を通過しない漏れ磁束に相当する電流分0〜10%とに基づき、√3×A×0.85<B<√3×A×0.95に設定されている
駆動装置。 - 前記制御装置は、
前記インバータの電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された電流値と、前記コイルの結線状態とに基づいて、前記インバータをPWM制御するインバータ制御部と
をさらに備える
請求項1に記載の駆動装置。 - 前記制御装置は、前記インバータ制御部から出力されるPWM信号に基づき、前記インバータに駆動信号を出力するインバータ駆動回路を有する
請求項2に記載の駆動装置。 - 前記電動機は、第1の回転数域と、前記第1の回転数域よりも高回転数である第2の回転数域で運転可能であり、
前記結線切り替え部は、前記電動機が前記第1の回転数域にあるときに前記コイルの結線状態をY結線とし、前記電動機が前記第2の回転数域にあるとき前記コイルの結線状態をデルタ結線とする
請求項1から3までの何れか1項に記載の駆動装置。 - 前記インバータは、前記電動機の回転数に応じて弱め界磁制御を行う
請求項1から4までの何れか1項に記載の駆動装置。 - 前記ステータは、前記ロータの回転軸を中心とする周方向に複数のティースを有するステータコアを有し、各ティースには前記コイルが集中巻で巻かれ、
前記ロータの磁極数と、前記ティースの数との比は、2:3である
請求項1から5までの何れか1項に記載の駆動装置。 - 前記電動機は、100℃以上の温度で使用される
請求項1から6までの何れか1項に記載の駆動装置。 - 前記結線切り替え部は、リレー接点を有する
請求項1から7までの何れか1項に記載の駆動装置。 - 前記結線切り替え部は、半導体素子を有する
請求項1から8までの何れか1項に記載の駆動装置。 - 請求項1から9までの何れか1項に記載の駆動装置によって駆動される電動機と、
前記電動機によって駆動される圧縮機構と
を備えた圧縮機。 - 請求項1から9までの何れか1項に記載の駆動装置によって駆動される電動機と、
前記電動機によって駆動される圧縮機と、
を備えた空気調和機。 - コイルを有するステータと、永久磁石を有するロータとを備え、前記コイルの結線状態がY結線とデルタ結線との間で切り替え可能な電動機を、インバータを用いて駆動する駆動方法であって、
前記インバータの電流値を検出するステップと、
前記コイルの結線状態がY結線で且つ前記電流値が第1の過電流閾値Aに達するか、または、前記コイルの結線状態がデルタ結線で且つ前記電流値が第2の過電流閾値Bに達した場合に、前記インバータの出力を停止するステップと
を有し、
前記第2の過電流閾値Bは、前記インバータの出力電流に欠相が生じた場合の前記コイルに流れる電流の増加分15%と、当該電流によって生じる磁束のうち前記永久磁石を通過しない漏れ磁束に相当する電流分0〜10%とに基づき、√3×A×0.85<B<√3×A×0.95に設定されている
駆動方法。
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