JPWO2018078849A1 - 電動機駆動装置及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

電動機が低速回転を行う低速領域において、効率を向上することができる電動機駆動装置及び空気調和機を提供する。電動機駆動装置（１００）は、固定子巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を有する電動機（２）を駆動させる電動機駆動装置（１００）であって、前記固定子巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の結線状態を第１の結線状態及び前記第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部（３）と、直流電圧を交流駆動電圧に変換し、前記固定子巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に前記交流駆動電圧を供給するインバータ（１）とを具備し、前記インバータ（１）は、スイッチング素子としてＭＯＳトランジスタ（１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ）を有する。

Description

本発明は、電動機を駆動させる電動機駆動装置、及び圧縮機用の電動機を駆動させる電動機駆動装置を具備する空気調和機に関する。

一般に、家庭用の空気調和機は、省エネルギー法の規制対象となっており、地球環境の視点からＣＯ_２排出削減が義務づけられた商品である。技術の進歩により、圧縮機の圧縮効率、圧縮機モータの運転効率、熱交換器の熱伝達率等が改善され、空気調和機のエネルギー消費効率ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）は年々向上し、ランニングコスト（消費電力＝ＣＯ_２排出量）も低減してきた。

しかし、ＣＯＰとは、ある一定の温度条件で運転した場合の１点の性能ポイントであり、季節に応じた空気調和機の運転状況は加味されていない。しかしながら、実際の使用時には外気温度の変化により、冷暖房時に必要な能力や消費電力は変化する。そこで、実際の使用時に近い状態での評価を行うため、あるモデルケースを定め、年間を通じた総合負荷と総消費電力量を算出し、効率を求めるＡＰＦ（Ａｎｎｕａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｆａｃｔｏ）が省エネの指標として用いられている。

とくに、現在の主流であるインバータ機においては圧縮機の電動機の回転数によって能力が変化するため、定格条件だけで実使用に近い評価を行うには課題がある。家庭用の空気調和機のＡＰＦは、冷房定格、冷房中間、暖房定格、暖房中間、暖房低温の５つの評価点において、年間の総合負荷に応じた消費電力量を算出する。この５つの評価点のうち、冷房定格、暖房定格、及び暖房低温は電動機が高速回転を行う高速（過負荷）領域であり、冷房中間及び暖房中間は電動機が低速回転を行う低速（軽負荷）領域である。

年間の総合負荷の内訳としては、低速回転を行う暖房中間条件の比率が非常に大きく（約５０％）、次に高速回転を行う暖房定格条件の比率が大きい（約２５％）。そのため、低速回転を行う暖房中間条件において、電動機の効率を向上させることが、空気調和機の省エネ性を向上させることに有効である。

特許文献１には、空気調和機の省エネ性を向上させるために、インバータが供給する駆動電圧を受ける電動機の固定子巻線を、スター結線とデルタ結線とに切り替える結線切替部を備えた電動機駆動装置が提案されている。

特開２００６−２４６６７４号公報（請求項１、段落００１６〜００２０、００４７〜００４８、図１、図２、図７）

しかしながら、従来の技術では、インバータのスイッチング素子にＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を一般に使用していたため、電動機が低速回転を行う低速（軽負荷）領域においてインバータの導通損失が高く、電動機駆動装置の効率の向上が十分ではなかった。

そこで、本発明は、電動機が低速回転を行う低速（軽負荷）領域において、効率を向上することができる電動機駆動装置及び空気調和機を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電動機駆動装置は、固定子巻線を有する電動機を駆動させる電動機駆動装置であって、前記固定子巻線の結線状態を第１の結線状態及び前記第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部と、複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子のオン又はオフの切り替えによって直流電圧を交流駆動電圧に変換し、前記固定子巻線に前記交流駆動電圧を供給するインバータとを具備し、前記複数のスイッチング素子の各々は、ＭＯＳトランジスタを有する。

本発明の他の態様に係る空気調和機は、固定子巻線を有する電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機と、前記電動機を駆動させる上述した電動機駆動装置とを具備する。

本発明によれば、電動機が低速回転を行う低速（軽負荷）領域において、電動機駆動装置の効率を向上することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置の構成（スター結線の場合）を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る電動機駆動装置の構成（デルタ結線の場合）を概略的に示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、スター結線とデルタ結線とを示す図である。 図１及び図２に示される電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、直列に接続されたＵ相の巻線と、直列に接続されたＶ相の巻線と、直列に接続されたＷ相の巻線とを示す図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、並列に接続されたＵ相の巻線と、並列に接続されたＶ相の巻線と、並列に接続されたＷ相の巻線とを示す図である。 結線状態がスター結線及びデルタ結線の場合における電動機の回転数と電動機の効率との関係を示すグラフである。 実施の形態１におけるインバータのスイッチング素子の種類（ＳＩＣ−ＭＯＳＦＥＴ又はＳＩ−ＩＧＢＴ）と導通損失との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る空気調和機の制御系を示すブロック図である。 実施の形態２に係る空気調和機の動作の一例を示すタイミングチャートである。

《１》実施の形態１
《１−１》実施の形態１の構成
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置１００の構成（スター結線の場合）を概略的に示す図である。図２は、実施の形態１に係る電動機駆動装置１００の構成（デルタ結線の場合）を概略的に示す図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、スター結線（Ｙ結線）とデルタ結線（Δ結線）とを示す図である。

図１及び図２に示されるように、実施の形態１に係る電動機駆動装置１００は、３相、すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の固定子巻線を有する電動機２を駆動させる装置である。実施の形態１に係る電動機駆動装置１００は、交流電源１０３と、交流電源１０３から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ１０２に接続されている。なお、図示の例では、電動機駆動装置１００にコンバータ１０２が含まれていない場合について示しているが、電動機駆動装置１００にはコンバータ１０２が含まれていても良い。

実施の形態１に係る電動機駆動装置１００は、直流電圧を固定子巻線である開放巻線（第１の開放巻線）Ｕ、開放巻線（第２の開放巻線）Ｖ、及び開放巻線（第３の開放巻線）Ｗに供給するための交流駆動電圧に変換するインバータ１と、開放巻線Ｕ、開放巻線Ｖ、及び開放巻線Ｗの結線状態を第１の結線状態及び第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部３と、インバータ１及び結線切替部３を制御する制御部６とを具備している。

実施の形態１において、第１の結線状態は、結線切替部３によって中性点が互いに接続されたスター結線の状態（図３（Ａ））であり、第２の結線状態は、デルタ結線の状態（図３（Ｂ））である。ただし、電動機２の固定子巻線の相の数は、３相に限定されず、２相又は４相以上であってもよい。

開放巻線Ｕは、インバータ１のＵ相の出力端に接続された巻線端子（第１の巻線端子）２ｕ＿１と、結線切替部３に接続された巻線端子（第２の巻線端子）２ｕ＿２とを有している。開放巻線Ｖは、インバータ１のＶ相の出力端に接続された巻線端子（第３の巻線端子）２ｖ＿１と、結線切替部３に接続された巻線端子（第４の巻線端子）２ｖ＿２とを有している。開放巻線Ｗは、インバータ１のＷ相の出力端に接続された巻線端子（第５の巻線端子）２ｗ＿１と、結線切替部３に接続された巻線端子（第６の巻線端子）２ｗ＿２とを有している。

図１及び図２に示されるように、インバータ１は、直流電圧が供給される電力供給線１８と１９の間に直列に接続されたスイッチ（複数のスイッチング素子）であるＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１１ａ及び１２ａと、電力供給線１８と１９の間に直列に接続されたスイッチとしてのＭＯＳトランジスタ１３ａ及び１４ａと、電力供給線１８と１９の間に直列に接続されたスイッチとしてのＭＯＳトランジスタ１５ａ及び１６ａと、電力供給線１８と１９の間に接続されたコンデンサ１７とを有している。

インバータ１において、ＭＯＳトランジスタ１１ａ，１３ａ，１５ａは上アームであり、ＭＯＳトランジスタ１２ａ，１４ａ，１６ａは下アームである。電力供給線１８と１９は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ１０２から出力される直流電圧が供給される母線である。インバータ１のＵ相の出力端はＭＯＳトランジスタ１１ａと１２ａの間のノード（中間点）に接続され、インバータ１のＶ相の出力端は、ＭＯＳトランジスタ１３ａと１４ａの間のノード（中間点）に接続され、インバータ１のＷ相の出力端は、ＭＯＳトランジスタ１５ａと１６ａの間のノード（中間点）に接続されている。

ＭＯＳトランジスタ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａは、制御部６から出力されるインバータ駆動信号、すなわち、ＭＯＳトランジスタのゲート制御信号に応じて、オン（ソースとドレインの間を導通）又はオフ（ソースとドレインの間を非導通）となる。また、インバータ１は、ＭＯＳトランジスタ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａにそれぞれ並列に接続されたダイオードとしての寄生ダイオード１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂを有している。ただし、インバータ１の構成は、図１及び図２に示される構成に限定されない。

図１及び図２に示されるように、結線切替部３は、機械式スイッチ、すなわち、リレー（第１のリレー）３１とリレー（第２のリレー）３２とリレー（第３のリレー）３３とを有している。結線切替部３のリレーの個数は、固定子巻線の開放巻線の相の数以上である。

リレー３１は、インバータ１のＶ相の出力端に接続された第１の端子（接点）３１ａと、後述するスイッチ回路３２の第５の端子３２ｂおよび、スイッチ回路３３の第８の端子３３ｂに接続された第２の端子（接点）３１ｂと、開放巻線Ｕの巻線端子２ｕ＿２に接続され、スイッチ可動部３１ｅを通して第１の端子３１ａ及び第２の端子３１ｂのいずれかに電気的に接続される第３の端子３１ｃとを有している。

リレー３２は、インバータ１のＷ相の出力端に接続された第４の端子（接点）３２ａと、リレー３１の第２の端子３１ｂおよび、スイッチ回路３３の第８の端子３３ｂに接続された第５の端子（接点）３２ｂと、開放巻線Ｖの巻線端子２ｖ＿２に接続され、スイッチ可動部３２ｅを通して第４の端子３２ａ及び第５の端子３２ｂのいずれかに電気的に接続される第６の端子３２ｃとを有している。

リレー３３は、インバータ１のＵ相の出力端に接続された第７の端子（接点）３３ａと、リレー３１の第２の端子３１ｂ及びリレー３２の第５の端子３２ｂに接続された第８の端子（接点）３３ｂと、開放巻線Ｗの巻線端子２ｗ＿２に接続され、スイッチ可動部３３ｅを通して第７の端子３３ａ及び第８の端子３３ｂのいずれかに電気的に接続される第９の端子３３ｃとを有している。

結線切替部３は、制御部６から出力された結線切替信号に基づいて機械式スイッチとしてのリレーの端子間の閉（導通、すなわち、接続）又は開（非導通、すなわち、非接続）が制御される。結線切替部３は、リレー３１においてスイッチ可動部３１ｅを通して第２の端子３１ｂと第３の端子３１ｃとを接続し、且つリレー３２においてスイッチ可動部３２ｅを通して第５の端子３２ｂと第６の端子３２ｃとを接続し、且つリレー３３においてスイッチ可動部３３ｅを通して第８の端子３３ｂと第９の端子３３ｃとを接続することで、電動機２の固定子巻線の結線状態を、結線切替部３によって中性点が互いに接続された第１の結線状態であるスター結線（図３（Ａ））に切り替える。

また、結線切替部３は、リレー３１においてスイッチ可動部３１ｅを通して第１の端子３１ａと第３の端子３１ｃとを接続し、且つリレー３２においてスイッチ可動部３２ｅを通して第４の端子３２ａと第６の端子３２ｃとを接続し、且つリレー３３においてスイッチ可動部３３ｅを通して第７の端子３３ａと第９の端子３３ｃとを接続することで、結線状態を第２の結線状態であるデルタ結線（図３（Ｂ））に切り替える。なお、図１及び図２には、リレー３１，３２，３３を互いに異なる独立した構成として記載しているが、リレー３１，３２，３３は、３つのスイッチ可動部３１ｅ，３２ｅ，３３ｅを同時に動作させる１つのリレーであってもよい。

図１に示される結線状態がスター結線の場合のインバータ１の動作を説明する。結線状態がスター結線の場合、インバータ１において、ＭＯＳトランジスタ１１ａ，１４ａ，１６ａがオンであり、ＭＯＳトランジスタ１２ａ，１３ａ，１５ａがオフであるとき、電動機２の駆動電流は、ＭＯＳトランジスタ１１ａから第１の巻線端子２ｕ＿１、第２の巻線端子２ｕ＿２、第１のスイッチ回路３１の第３の端子３１ｃ、第１のスイッチ回路３１の第２の端子３１ｂ、スター結線の中性点への経路で流れる。

中性点から第２のスイッチ回路３２を通る経路では、電動機２の駆動電流は、第２のスイッチ回路３２の第２の端子３２ｂ、第２のスイッチ回路３２の第３の端子３２ｃ、第４の巻線端子２ｖ＿２、第３の巻線端子２ｖ＿１、ＭＯＳトランジスタ１３ａと１４ａの間のノード、ＭＯＳトランジスタ１４ａの経路で流れる。また、中性点から第３のスイッチ回路３３を通る経路では、電動機２の駆動電流は、第３のスイッチ回路３３の第２の端子３３ｂ、第３のスイッチ回路３３の第３の端子３３ｃ、第６の巻線端子２ｗ＿２、第５の巻線端子２ｗ＿１、ＭＯＳトランジスタ１５ａとＭＯＳトランジスタ１６ａの間の中性点、ＭＯＳトランジスタ１６ａへの経路で流れる。

図２に示される結線状態がデルタ結線の場合のインバータ１の動作を説明する。結線状態がデルタ結線の場合、インバータ１において、ＭＯＳトランジスタ１１ａ，１４ａがオンであり、かつ、ＭＯＳトランジスタ１２ａ，１３ａ，１５ａ，１６ａがオフのとき、電動機２の駆動電流は、ＭＯＳトランジスタ１１ａから第１の巻線端子２ｕ＿１、第１の巻線Ｕ、第２の巻線端子２ｕ＿２、第１のスイッチ回路３１の第３の端子３１ｃ、第１のスイッチ回路３１の第１の端子３１ａ、ＭＯＳトランジスタ１３ａと１４ａの間のノードへの経路で流れる。

その後、ＭＯＳトランジスタ１１ａがオフになると、電動機２の駆動電流は、第３の巻線端子２ｖ＿１、ＭＯＳトランジスタ１３ａと１４ａの間のノード、ＭＯＳトランジスタ１４ａ、ＭＯＳトランジスタ１２ａ、ＭＯＳトランジスタ１１ａと１２ａの間のノード、第１の巻線端子２ｕ＿１への経路で流れる。

図４は、図１及び図２に示される電動機２の内部構造を概略的に示す断面図である。図３に示されるように、電動機２は、回転子２５に永久磁石２６が埋め込まれている永久磁石型電動機である。電動機２は、固定子２１と、固定子２１の中心側の空間内に配置され、シャフトを中心に回転可能に支持された回転子２５とを有している。回転子２５の外周面と、固定子２１の内周面との間には、エアギャップが確保されている。固定子２１と回転子２５との間のエアギャップは、０．３ｍｍ〜１ｍｍ程度の空隙である。

具体的には、固定子巻線に、インバータ１を用いて指令回転数に同期した周波数の電流を通電して回転磁界を発生させることで、回転子２５を回転させる。固定子２１のティース部２２には絶縁材を介して巻線Ｕ１〜Ｕ３，巻線Ｖ１〜Ｖ３，巻線Ｗ１〜Ｗ３が集中巻で巻回されている。巻線Ｕ１〜Ｕ３は、図１における開放巻線Ｕに相当し、巻線Ｖ１〜Ｖ３は、図１における開放巻線Ｖに相当し、巻線Ｗ１〜Ｗ３は、図１における開放巻線Ｗに相当する。

図４に示される固定子２１は、複数の分割コアで構成され、隣接する分割コア同士を連結する回動軸２３を中心に隣接するティース部２２を開くことで、環状に並ぶ複数の分割コア（複数の分割コアが閉じた状態）を、直線状に並ぶ複数の分割コア（複数の分割コアが開いた状態）にすることができる。これによって、複数の分割コアが直線状に並び、複数のティース部２２が互いに間隔を広げた状態で巻線工程を行うことができ、巻線工程の簡略化、巻線品質の向上（例えば、占積率の向上）を図ることができる。

回転子２５の内部に埋め込まれた永久磁石２６としては、例えば、希土類磁石又はフェライト磁石が採用される。永久磁石２６の外周コア部には、スリット２７が配置されている。スリット２７は、固定子巻線の電流によって発生する電機子反作用の影響を弱め、磁束分布に高調波が重畳されることを低減する機能を有する。また、固定子２１の鉄心及び回転子２５の鉄心には、ガス抜き穴２４，２８が設けられている。ガス抜き穴２４，２８は、電動機２の冷却作用、冷媒ガス通路、又は油戻し通路としての役割を持つ。

図４に示される電動機２は、磁極の数とスロット数の比が２：３の集中巻の構造を有している。電動機２は、６極の永久磁石を有する回転子と、９個のスロット（９個のティース部）を有する固定子２１とを有している。つまり、電動機２は、６個の永久磁石２６を持つ６極の電動機であるので、１相あたり３個のティース部（３スロット）に巻線を有する構造を採用している。

また、４極の電動機の場合は、ティース部の数（スロット数）は６となり、１相あたり２個のティース部に巻線を有する構造を採用することが望ましい。また、８極の電動機の場合は、ティース部の数は１２となり、１相あたり４個のティース部に巻線を有する構造を採用することが望ましい。

３相の巻線をデルタ結線で使用する場合、電動機２の巻線内で循環電流が流れ、電動機２の性能を低下させる場合がある。循環電流は、各相の巻線の誘起電圧の３次高調波に起因して流れるものであり、磁極の数とスロット数との比が２：３の集中巻の場合、巻線と永久磁石の位相関係により、磁気飽和等の影響がなければ、誘起電圧に３次高調波が発生しない。

実施の形態１では、電動機２をデルタ結線で使用する際の循環電流を抑制するために、磁極の数とスロット数の比が２：３の集中巻で構成している。ただし、磁極の数とスロット数、及び、巻線方式（集中巻と分布巻）は、要求される電動機サイズ、特性（回転数及びトルク等）、電圧仕様、スロットの断面積などに応じて適宜選択することができる。また、本発明が適用可能な電動機の構造は、図３に示されるものに限定されない。

図５（Ａ）から（Ｃ）は、図３に示される巻線の例を示しており、直列に接続された巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３と、直列に接続された巻線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、直列に接続された巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とを示している。図６（Ａ）から（Ｃ）は、図３に示される巻線の他の例を示しており、並列に接続された巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３と、並列に接続された巻線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、並列に接続された巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とを示している。

図７は、結線状態がスター結線及びデルタ結線の場合における電動機２の回転数と電動機２の効率との関係を示すグラフである。図７の横軸には、電動機２の回転数が示されており、図７の縦軸には電動機２の効率（入力電力に対する機械出力の比）が示されている。図７に示されるように、結線状態がスター結線の場合の電動機２の効率は、電動機２の回転数が小さい低速（軽負荷）領域では良好であるが、電動機２の回転数が大きい高速（過負荷）領域では低下する。

また、結線状態がデルタ結線の場合の電動機２の効率は、低速（軽負荷）領域ではスター結線の場合に比べて劣るが、高速（過負荷）領域では向上する。したがって、低速（軽負荷）領域では、スター結線の方が効率が良いが、高速（過負荷）領域ではデルタ結線の方が効率が良い。よって、図７に示される切替ポイントでスター結線からデルタ結線に切り替えることが望ましい。

ここで、上述したＡＰＦの評価負荷条件における圧縮機の電動機の回転数は、空気調和機の能力や熱交換器の性能により変化する。例えば、冷凍能力６．３ｋＷの家庭用の空気調和機に搭載された圧縮機の電動機では、低速回転を行う暖房中間条件で約３５ｒｐｓ（ｒｏｔａｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）、高速回転を行う暖房定格条件で約８５ｒｐｓである。したがって、上記切替ポイントは、冷凍能力６．３ｋＷの家庭用の空気調和機においては、暖房中間条件と暖房定格条件の回転数の中間の第１の閾値としての６０ｒｐｓ付近であることが望ましい。

一方、電動機２の回転数ではなく、インバータ１に入力される直流電圧に対する固定子巻線に供給される交流駆動電圧の比である変調率に応じてスター結線とデルタ結線とを切り替えてもよい。この場合、例えば、変調率が第２の閾値未満である場合にスター結線に切り替え、第２の閾値以上である場合にデルタ結線に切り替える制御を行う。

このように、低速（軽負荷）領域にて電動機２の固定子巻線の結線状態をスター結線とすることで、誘起電圧（線間）をデルタ結線とした場合の約１．７３倍とすることができる。これにより、電動機２の高調波による鉄損を低減することができ、電動機駆動装置１００の効率を向上することができる。

また、高速（過負荷）領域にて電動機２の固定子巻線の結線状態をデルタ結線とすることで、弱め界磁運転による過度な銅損増加を抑制することが可能となる。また、高速（過負荷）領域にて電動機２の固定子巻線の結線状態をデルタ結線とすることで、誘起電圧（線間）をスター結線とした場合の１／１．７３倍とすることができる。

図８は、実施の形態１におけるインバータ１のスイッチング素子の種類（ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ又はＳｉ−ＩＧＢＴ）と導通損失との関係を示すグラフである。図８には、インバータ１のスイッチング素子としてＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とＳｉ−ＩＧＢＴ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用した場合の導通損失について示されている。図８の横軸にはインバータ１に流れる電流が示されており、図８の縦軸にはインバータ１の導通損失が示されている。

図８に示されるように、低速（軽負荷）領域では、インバータ１のスイッチング素子としてＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを使用した方が導通損失が低い。一方、高速（過負荷）領域では、インバータ１のスイッチング素子としてＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを使用した方が導通損失が高い。したがって、インバータ１のスイッチング素子にＭＯＳトランジスタ（例えば、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ）を用いる構成とすることで、インバータ１のスイッチング素子にＩＢＧＴを用いる構成と比較して低速（軽負荷）領域の導通損失を低減することが可能となる。

また、図８には、実施の形態に係る電動機駆動装置１００の電流動作点の範囲と、従来のスター結線のみの電動機の電流動作点の範囲が示されている。実施の形態に係る電動機駆動装置１００は、スター結線とデルタ結線の切替を行うことにより、従来のスター結線のみの電動機に対して、誘起電圧定数を１．７３倍高くすることが出来る。これにより、図８における電流動作点がより小さい範囲に絞られる為、ＩＧＢＴに対してＭＯＳＦＥＴの方がより低損失となる領域を用いる事が出来るため、従来以上に低損失化する事が出来る。また電流動作点が従来と同等の電流値となるまで、すなわち従来よりも負荷が高い領域まで、ＩＧＢＴに対してＭＯＳＦＥＴの方が低損失となる効果が得られる。

インバータ１のスイッチング素子又はダイオード素子の材料としては、例えば、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料、またはダイヤモンド等のワイドバンドギャップ半導体を用いることが望ましい。

このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子又はダイオード素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子又はダイオード素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子又はダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。ただし、インバータ１のスイッチング素子又はダイオード素子の材料はワイドバンドギャップ半導体には限定されない。

また、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）をスイッチング素子の材料として用いることで、インバータ１の高速スイッチングが可能となり、インバータ１のスイッチング周波数を上げることができる。インバータ１のスイッチング周波数を上げることで、電動機２の駆動電流のリプル（電流リプル）を抑制することができる。これにより、高調波鉄損を減らすことができ、電動機駆動装置１００の効率を上げることができる。

一方、インバータ１のスイッチング周波数が上がると一般にインバータ１のスイッチング損失は増えるが、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）はシリコン（Ｓｉ）に比べてスイッチング損失を大幅に低減できるため、スイッチング周波数を上げた分のスイッチング損失の増加分より大きいスイッチング損失の抑制が可能である。

また、実施の形態１に係る電動機駆動装置１００では、インバータ１のスイッチング素子にＭＯＳトランジスタを用いることに加えて、電動機２の固定子巻線をスターデルタ結線切替方式によって切り替える。一般的に、電動機２の固定子巻線の巻き数は高速側の駆動特性により決定されるが、スターデルタ結線切替方式によって切り替える場合には、電動機２の固定子巻線の巻き数を低速領域の駆動特性により決定することが可能である。

そのため、スイッチング素子に低速領域の駆動特性を改善できるＭＯＳトランジスタを用いることに加えて、電動機２の固定子巻線をスターデルタ結線切替方式によって切り替えることにより、電動機２の固定子巻線の巻き数を上げることができる。これにより、電動機２のインダクタンス値を上げることができ、インダクタンスのフィルタリング効果により、電動機２の駆動電流のリプルを抑制することができる。したがって、高調波鉄損を減らすことができ、電動機駆動装置１００の効率を向上することができる。

《１−２》実施の形態１の効果
実施の形態１に係る電動機駆動装置１００によれば、インバータ１のスイッチング素子にＭＯＳトランジスタを用いることで、スイッチング素子にＩＢＧＴを用いたときと比較して低速（軽負荷）領域におけるインバータ１の導通損失を低減することができる。したがって、低速（軽負荷）領域における電動機駆動装置１００の効率を向上することができる。

実施の形態１に係る電動機駆動装置１００によれば、インバータ１のスイッチング素子の素材として、ワイドバンドギャップ半導体を用い、また、ワイドバンドギャップ半導体としてシリコンカーバイト（ＳｉＣ）を用いることで、インバータ１の高速スイッチングが可能となり、インバータ１のスイッチング周波数を上げることができる。インバータ１のスイッチング周波数を上げることで、電動機２の駆動電流のリプル（電流リプル）を抑制することができる。これにより、高調波鉄損を減らすことができ、電動機駆動装置１００の効率を上げることができる。

実施の形態１に係る電動機駆動装置１００によれば、電動機２の固定子巻線の結線切替をスターデルタ結線切替方式により行う。インバータ１のスイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いることに加えて、電動機２の固定子巻線の結線切替をスターデルタ結線切替方式により行うことにより、電動機２の固定子巻線の巻き数を低速領域の駆動特性により決定できるため、電動機２の固定子巻線の巻き数を上げることができ、電動機２のインダクタンス値を上げることができる。したがって、電動機２の駆動電流のリプルを抑制することができ、高調波鉄損を低減し、電動機駆動装置１００の効率を向上することができる。

実施の形態１に係る電動機駆動装置１００によれば、低速（軽負荷）領域にて電動機２の固定子巻線の結線状態をスター結線とすることで、誘起電圧（線間）をデルタ結線とした場合の約１．７３倍とすることができる。これにより、電動機２の高調波による鉄損を低減することができ、電動機駆動装置１００の効率を向上することができる。

実施の形態１に係る電動機駆動装置１００によれば、高速（過負荷）領域にて電動機２の固定子巻線の結線状態をデルタ結線とすることで、弱め界磁運転による過度な銅損増加を抑制することが可能となる。また、高速（過負荷）領域にて電動機２の固定子巻線の結線状態をデルタ結線とすることで、誘起電圧（線間）をスター結線とした場合の１／１．７３倍とすることができる。

実施の形態１に係る電動機駆動装置１００によれば、高速領域でスター結線からデルタ結線に切り替える。デルタ結線ではスター結線に比べて誘起電圧が１／１．７３となる為、高速領域でデルタ結線に切り替えることで、スター結線の電動機に対して誘起電圧定数を１．７３倍としても、同一負荷条件であれば、同一の電圧利用率となる。そのため、従来のスター結線のみの電動機に対して、誘起電圧定数を１．７３倍とすることが可能となる。したがって、低速領域及び高速領域において、従来のスター結線のみの電動機に対して電動機電流を低減し、より高効率で駆動することが出来る。

実施の形態１に係る電動機駆動装置１００によれば、スター結線とデルタ結線の切替を行うことにより、従来のスター結線のみの電動機に対して、誘起電圧定数を１．７３倍高くすることが出来る。これにより、図８における電流動作点がより小さい範囲に絞られる為、ＩＧＢＴに対してＭＯＳＦＥＴの方がより低損失となる領域を用いる事が出来るため、従来以上に低損失化する事が出来る。また電流動作点が従来と同等の電流値となるまで、すなわち従来よりも負荷が高い領域まで、ＩＧＢＴに対してＭＯＳＦＥＴの方が低損失となる効果が得られる。

《２》実施の形態２
以下に、実施の形態１に係る電動機駆動装置１００を具備する空気調和機１０５について説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機１０５の構成を示すブロック図である。空気調和機１０５は、室内（冷暖房の対象空間内）に設置される室内機１０５Ａと、屋外に設置される室外機１０５Ｂとを備えている。室内機１０５Ａと室外機１０５Ｂとは、冷媒が流れる接続配管１４０ａ，１４０ｂによって接続されている。接続配管１４０ａには、凝縮器を通過した液冷媒が流れる。接続配管１４０ｂには、蒸発器を通過したガス冷媒が流れる。

室外機１０５Ｂには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１４１と、冷媒の流れ方向を切り替える四方弁（冷媒流路切替弁）１４２と、外気と冷媒との熱交換を行う室外熱交換器１４３と、高圧の冷媒を低圧に減圧する膨張弁（減圧装置）１４４とが備えられている。圧縮機１４１は、例えば、ロータリー圧縮機で構成されている。室内機１０５Ａには、室内空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器１４５が備えられている。

圧縮機１４１、四方弁１４２、室外熱交換器１４３、膨張弁１４４及び室内熱交換器１４５は、接続配管１４０ａ，１４０ｂを含む配管１４０によって接続され、冷媒回路を構成している。これらにより、圧縮機１４１により冷媒を循環させる圧縮式冷凍サイクル（圧縮式ヒートポンプサイクル）が構成される。

空気調和機１０５の運転を制御するため、室内機１０５Ａには室内制御装置１５０ａが配置され、室外機１０５Ｂには室外制御装置１５０ｂが配置されている。室内制御装置１５０ａ及び室外制御装置１５０ｂは、それぞれ、空気調和機１０５を制御するための各種回路が形成された制御基板を有している。室内制御装置１５０ａと室外制御装置１５０ｂとは、連絡ケーブル１５０ｃによって互いに接続されている。

室外機１０５Ｂには、室外熱交換器１４３に対向するように、送風機である室外送風ファン１４６が配置される。室外送風ファン１４６は、回転により、室外熱交換器１４３を通過する空気流を生成する。室外送風ファン１４６は、例えば、プロペラファンで構成される。室外送風ファン１４６は、その送風方向（空気流の方向）において室外熱交換器１４３の下流側に配置されている。

四方弁１４２は、室外制御装置１５０ｂによって制御され、冷媒の流れる方向を切り替える。四方弁１４２が図９に実線で示す位置にあるときには、圧縮機１４１から吐出されたガス冷媒を室外熱交換器１４３（凝縮器）に送る。一方、四方弁１４２が図９に破線で示す位置にあるときには、室外熱交換器１４３（蒸発器）から流入したガス冷媒を圧縮機１４１に送る。膨張弁１４４は、室外制御装置１５０ｂによって制御され、開度を変更することにより高圧の冷媒を低圧に減圧する。

室内機１０５Ａには、室内熱交換器１４５に対向するように、送風機である室内送風ファン１４７が配置される。室内送風ファン１４７は、回転により、室内熱交換器１４５を通過する空気流を生成する。室内送風ファン１４７は、例えば、クロスフローファンで構成される。室内送風ファン１４７は、その送風方向において室内熱交換器１４５の下流側に配置されている。

室内機１０５Ａには、室内の空気温度（冷暖房対象の温度）である室内温度Ｔａを測定し、測定した温度情報（情報信号）を室内制御装置１５０ａに送る温度センサとしての室内温度センサ１５４が設けられている。室内温度センサ１５４は、一般的な空気調和機で用いられる温度センサで構成してもよく、室内内の壁又は床等の表面温度を検出する輻射温度センサを用いてもよい。

室内機１０５Ａには、また、ユーザが操作するリモコン１５５などのユーザ操作部から発信された指示信号を受信する信号受信部１５６が設けられている。リモコン１５５は、ユーザが、空気調和機１０５に運転入力（運転開始及び停止）、又は運転内容（設定温度、風速等）の指示を行うものである。

圧縮機１４１は、実施の形態１で説明した電動機２によって駆動される。一般に、電動機２は、圧縮機１４１の圧縮機構と一体的に構成されている。圧縮機１４１は、通常運転時では、２０ｒｐｓ〜１２０ｒｐｓの範囲で運転回転数を変更できるように構成されている。

圧縮機１４１の回転数の増加に伴って、冷媒回路の冷媒循環量が増加する。圧縮機１４１の回転数は、室内温度センサ１５４によって得られる現在の室内温度Ｔａと、ユーザがリモコン１５５で設定した設定温度Ｔｓとの温度差ΔＴに応じて、室外制御装置１５０ｂが制御する。温度差ΔＴが大きいほど圧縮機１４１が高回転で回転し、冷媒の循環量を増加させる。

室内送風ファン１４７の回転は、室内制御装置１５０ａによって制御される。室内送風ファン１４７の回転数は、複数段階（例えば、「強風」、「中風」及び「弱風」の３段階）に切り替えることができる。また、リモコン１５５で風速設定が自動モードに設定されている場合には、測定した室内温度Ｔａと設定温度Ｔｓとの温度差ΔＴに応じて、室内送風ファン１４７の回転数が切り替えられる。

室外送風ファン１４６の回転は、室外制御装置１５０ｂによって制御される。室外送風ファン１４６の回転数は、複数段階に切り替え可能である。例えば、測定された室内温度Ｔａと設定温度Ｔｓとの温度差ΔＴに応じて、室外送風ファン１４６の回転数が切り替えられる。室内機１０５Ａは、また、左右風向板１４８と上下風向板１４９とを備えている。

空気調和機１０５の基本動作は、次の通りである。冷房運転時には、四方弁１４２が実線で示す位置に切り替えられ、圧縮機１４１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器１４３に流入する。この場合、室外熱交換器１４３は凝縮器として動作する。室外送風ファン１４６の回転により空気が室外熱交換器１４３を通過する際に、熱交換により冷媒の凝縮熱を奪う。冷媒は凝縮して高圧低温の液冷媒となり、膨張弁１４４で断熱膨張して低圧低温の２相冷媒となる。

膨張弁１４４を通過した冷媒は、室内機１０５Ａの室内熱交換器１４５に流入する。室内熱交換器１４５は蒸発器として動作する。室内送風ファン１４７の回転により空気が室内熱交換器１４５を通過する際に、熱交換により冷媒に蒸発熱を奪われて蒸発し、これにより冷却された空気が室内に供給される。冷媒は、蒸発して低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機１４１で再び高温高圧な冷媒に圧縮される。

暖房運転時には、四方弁１４２が点線で示す位置に切り替えられ、圧縮機１４１から吐出された高温高圧のガス冷媒は室内熱交換器１４５に流入する。この場合、室内熱交換器１４５は凝縮器として動作する。室内送風ファン１４７の回転により空気が室内熱交換器１４５を通過する際に、熱交換により冷媒の凝縮熱を奪う。これにより、加熱された空気が室内に供給される。また、冷媒は凝縮して高圧低温の液冷媒となり、膨張弁１４４で断熱膨張して低圧低温の二相冷媒となる。

膨張弁１４４を通過した冷媒は、室外機１０５Ｂの室外熱交換器１４３に流入する。室外熱交換器１４３は蒸発器として動作する。室外送風ファン１４６の回転により空気が室外熱交換器１４３を通過する際に、熱交換により冷媒に蒸発熱を奪われて蒸発する。冷媒は蒸発して低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機１４１で再び高温高圧な冷媒に圧縮される。

室内制御装置１５０ａと室外制御装置１５０ｂとは、連絡ケーブル１５０ｃを介して互いに情報をやり取りして空気調和機１０５を制御している。ここでは、室内制御装置１５０ａと室外制御装置１５０ｂとを合わせて、制御装置１５０と称する。制御装置１５０は、実施の形態１における制御部６に相当する。

図１０は、空気調和機１０５の制御系を示すブロック図である。制御装置１５０は、例えば、マイクロコンピュータで構成されている。制御装置１５０には、入力回路１５１、演算回路１５２及び出力回路１５３が組み込まれている。

入力回路１５１には、信号受信部１５６がリモコン１５５から受信した指示信号が入力される。指示信号は、例えば、運転入力、運転モード、設定温度、風量、又は風向を設定する信号を含む。入力回路１５１には、また、室内温度センサ１５４が検出した室内の温度を表す温度情報が入力される。入力回路１５１は、入力されたこれらの情報を、演算回路１５２に出力する。

演算回路１５２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１５７とメモリ１５８とを有する。ＣＰＵ１５７は、演算処理及び判断処理を行う。メモリ１５８は、空気調和機１０５の制御に用いる各種の設定値及びプログラムを記憶している。演算回路１５２は、入力回路１５１から入力された情報に基づいて演算及び判断を行い、その結果を出力回路１５３に出力する。

出力回路１５３は、演算回路１５２から入力された情報に基づいて、圧縮機１４１、結線切替部１６０、コンバータ１０２、インバータ１、圧縮機１４１、四方弁１４２、膨張弁１４４、室外送風ファン１４６、室内送風ファン１４７、左右風向板１４８及び上下風向板１４９に、制御信号を出力する。結線切替部１６０は、実施の形態１の結線切替部３である。

制御装置１５０は、室内機１０５Ａ及び室外機１０５Ｂの各種機器を制御する。実際には、室内制御装置１５０ａ及び室外制御装置１５０ｂのそれぞれが、マイクロコンピュータで構成されている。なお、室内機１０５Ａ及び室外機１０５Ｂのいずれか一方にのみ制御装置を搭載し、室内機１０５Ａ及び室外機１０５Ｂの各種機器を制御するようにしてもよい。

演算回路１５２は、リモコン１５５から入力回路１５１を経て入力された指示信号を解析し、解析結果に基づき、例えば、運転モード及び設定温度Ｔｓと室内温度Ｔａとの温度差ΔＴを算出する。運転モードが冷房運転である場合は、温度差ΔＴ＝Ｔａ−Ｔｓで算出される。運転モードが暖房運転である場合は、温度差ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔａで算出される。

演算回路１５２は、温度差ΔＴに基づいて、電動機駆動装置１００を制御し、これにより電動機２の回転数（すなわち、圧縮機１４１の回転数）を制御する。

空気調和機１０５の基本動作は以下の通りである。制御装置１５０は、運転を開始すると、前回の運転終了時に、デルタ結線で起動する。制御装置１５０は、空気調和機１０５の起動処理として、室内送風ファン１４７及び室外送風ファン１４６の各ファンモータを駆動する。

次に、制御装置１５０は、インバータ１に直流電圧（母線電圧）を供給するコンバータ１０２に電圧切替信号を出力し、コンバータ１０２の母線電圧を、デルタ結線に対応した母線電圧（例えば、３９０Ｖ）に昇圧する。さらに、制御装置１５０は、電動機２を起動させる。

次に、制御装置１５０は、デルタ結線での電動機２の駆動を行う。すなわち、インバータ１の出力電圧を制御して、電動機２の回転数を制御する。さらに、制御装置１５０は、室内温度センサ１５４で検出した室内温度と、リモコン１５５により設定された設定温度との温度差ΔＴを取得し、温度差ΔＴに応じて、最大で許容最大回転数（ここでは１３０ｒｐｓ）まで回転数を上昇させる。これにより、圧縮機１４１による冷媒循環量を増加させ、冷房運転の場合には冷房能力を高め、暖房運転の場合には暖房能力を高める。

また、空調効果により室内温度が設定温度に接近し、温度差ΔＴが減少傾向を示すようになると、制御装置１５０は、温度差ΔＴに応じて電動機２の回転数を減少させる。温度差ΔＴが予め定められたゼロ近傍温度（ただし、０より大）まで減少すると、制御装置１５０は、電動機２を許容最小回転数（ここでは、２０ｒｐｓ）で運転する。

また、室内温度が設定温度に達した場合（すなわち、温度差ΔＴが０以下となる場合）には、制御装置１５０は、過冷房（又は過暖房）防止のために電動機２の回転を停止する。これにより、圧縮機１４１が停止した状態となる。そして、温度差ΔＴが再び０より大きくなった場合には、制御装置１５０は電動機２の回転を再開する。

さらに、制御装置１５０は、固定子巻線のデルタ結線からスター結線への切り替えの要否を判断する。すなわち、固定子巻線の結線状態がデルタ結線であって、且つ、上記の温度差ΔＴが閾値ΔＴｒ以下か否かを判断する（ステップＳ１０６）。閾値ΔＴｒは、スター結線に切り替え可能な程度に小さい空調負荷に相当する温度差である。

この比較の結果、固定子巻線の結線状態がデルタ結線で、且つ、温度差ΔＴが閾値ΔＴｒ以下であれば、制御装置１５０は、インバータ１に停止信号を出力し、電動機２の回転を停止する。その後、制御装置１５０は、結線切替部１６０に結線切替信号を出力し、固定子巻線の結線状態をデルタ結線からスター結線に切り替える。続いて、制御装置１５０は、コンバータ１０２に電圧切替信号を出力し、コンバータ１０２の母線電圧をスター結線に対応した電圧（例えば、２８０Ｖ）に降圧し、電動機２の回転を再開する。

スター結線での運転中に、温度差ΔＴが閾値ΔＴｒより大きければ、制御装置１５０は、電動機２の回転を停止する。その後、制御装置１５０は、結線切替部１６０に結線切替信号を出力し、固定子巻線の結線状態をスター結線からデルタ結線に切り替える。続いて、制御装置１５０は、コンバータ１０２に電圧切替信号を出力し、コンバータ１０２の母線電圧をデルタ結線に対応した電圧（例えば、３９０Ｖ）に昇圧し、電動機２の回転を再開する。

デルタ結線の場合、スター結線と比べて、電動機２をより高い回転数まで駆動できるため、より大きい負荷に対応することができる。そのため、室内温度と設定温度との温度差ΔＴを短時間で収束させることができる。

制御装置１５０は、運転停止信号を受信した場合には、電動機２の回転を停止する。その後、制御装置１５０は、固定子巻線の結線状態をスター結線からデルタ結線に切り替える。なお、固定子巻線の結線状態が既にデルタ結線である場合には、その結線状態を維持する。

その後、制御装置１５０は、空気調和機１０５の停止処理を行う。具体的には、室内送風ファン１４７及び室外送風ファン１４６の各ファンモータを停止する。その後、制御装置１５０のＣＰＵ５７が停止し、空気調和機１０５の運転が終了する。

以上のように、室内温度と設定温度との温度差ΔＴが比較的小さい場合（すなわち、閾値ΔＴｒ以下である場合）には、高効率なスター結線で電動機２を運転する。そして、より大きい負荷への対応が必要な場合、すなわち、温度差ΔＴが閾値ΔＴｒより大きい場合には、より大きい負荷への対応が可能なデルタ結線で電動機２を運転する。そのため、空気調和機１０５の運転効率を向上することができる。

なお、スター結線からデルタ結線への切り替え時には、電動機２の回転を停止する前に、電動機２の回転数を検出し、検出した回転数が閾値以上か否かの判断を行ってもよい。電動機２の回転数の閾値として、例えば、暖房中間条件に相当する回転数３５ｒｐｓと暖房定格条件に相当する回転数８５ｒｐｓの中間の６０ｒｐｓを用いる。電動機２の回転数が閾値以上であれば、電動機２の回転を停止してデルタ結線への切り替えを行い、コンバータ１０２の母線電圧を昇圧する。

このように温度差ΔＴに基づく結線切替要否の判断に加えて、電動機２の回転数に基づいて結線切り替え要否の判断を行うことで、より確実な結線切り替えを行うことができる。

図１１は、空気調和機１０５の動作の一例を示すタイミングチャートである。図１１には、空気調和機１０５の運転状態、並びに室外送風ファン１４６及び電動機２（圧縮機１４１）の駆動状態を示している。室外送風ファン１４６は、空気調和機１０５の電動機２以外の構成要素の一例として示している。

信号受信部１５６がリモコン１５５から運転起動信号（ＯＮ指令）を受信することにより、ＣＰＵ１５７が起動し、空気調和機１０５が起動状態（ＯＮ状態）となる。空気調和機１０５が起動状態になると、時間ｔ０が経過した後に、室外送風ファン１４６のファンモータが回転を開始する。時間ｔ０は、室内機１０５Ａと室外機１０５Ｂとの間の通信による遅延時間である。

その後、時間ｔ１が経過した後に、デルタ結線による電動機２の回転が開始される。時間ｔ１は、室外送風ファン１４６のファンモータの回転が安定するまでの待ち時間である。電動機２の回転開始前に室外送風ファン１４６を回転させることで、冷凍サイクルの温度が必要以上に上昇することが防止される。

図１１の例では、デルタ結線からスター結線への切り替えが行われ、さらにスター結線からデルタ結線への切り替えが行われたのち、リモコン１５５から運転停止信号（ＯＦＦ指令）を受信している。結線の切り替えに要する時間ｔ２は、電動機２の再起動に必要な待ち時間であり、冷凍サイクルにおける冷媒圧力が概ね均等になるまでに必要な時間に設定される。

リモコン１５５から運転停止信号を受信すると、電動機２の回転が停止し、その後、時間ｔ３が経過したのちに室外送風ファン１４６のファンモータの回転が停止する。時間ｔ３は、冷凍サイクルの温度を十分低下させるために必要な待ち時間である。その後、時間ｔ４が経過したのち、ＣＰＵ１５７が停止し、空気調和機１０５が運転停止状態（ＯＦＦ状態）となる。時間ｔ４は、予め設定された待ち時間である。

実施の形態２に係る空気調和機１０５によれば、上記実施の形態１の電動機駆動装置１００と同様の効果を奏することができる。すなわち、低速（軽負荷）領域において効率の向上した電動機２を用いることにより、低速（軽負荷）領域において空気調和機１０５の効率を向上することができる。

《３》変形例
上記実施の形態の説明では、結線切替部３を機械式スイッチ（リレー３１〜３３）として説明したが、結線切替部３には半導体スイッチを用いてもよい。結線切替部３に半導体スイッチを用いることにより、高速での切り替え（スイッチング）を行うことができる。

また、結線状態の切り替えに際し、必ずしも電動機２の運転を停止（中断）する必要がないので、電動機２を高効率に駆動させることができる。特に、電動機駆動装置１００の結線切替部３に用いられる半導体スイッチとして切替時間の短いＭＯＳトランジスタを用いた場合には、電動機２の運転中に結線状態の切り替えを行っても、結線切り替えに伴う電動機駆動装置１００への影響は少なく、電動機駆動装置１００を含むシステム（例えば、空気調和機１０５）を正常に動作させることができる。

なお、以上に説明した空調動作及び結線状態の切替条件は、一例に過ぎず、スター結線とデルタ結線との間の切替え条件は、例えば、モータの回転数、モータ電流、変調率等のような各種条件又は各種条件の組み合わせによって決定することが可能である。

１ インバータ、 ２ 電動機、 ２ｕ＿１ 巻線端子（第１の巻線端子）、 ２ｕ＿２ 巻線端子（第２の巻線端子）、 ２ｖ＿１ 巻線端子（第３の巻線端子）、 ２ｖ＿２ 巻線端子（第４の巻線端子）、 ２ｗ＿１ 巻線端子（第５の巻線端子）、 ２ｗ＿２ 巻線端子（第６の巻線端子）、 ３ 結線切替部、 ６ 制御部（制御装置）、 １１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ ＭＯＳトランジスタ、 １１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ 寄生ダイオード、 １７ コンデンサ、 １８，１９ 電力供給線（母線）、 ２１ 固定子、 ２２ ティース部、 ２３ 回動軸、 ２５ 回転子、 ２６ 永久磁石、 ２７ スリット、 ３１ スイッチ回路（第１のスイッチ回路）、 ３２ スイッチ回路（第２のスイッチ回路）、 ３３ スイッチ回路（第３のスイッチ回路）、 ３１ａ 第１の端子、 ３１ｂ 第２の端子、 ３１ｃ 第３の端子、 ３２ａ 第４の端子、 ３２ｂ 第５の端子、 ３２ｃ 第６の端子、 ３３ａ 第７の端子、 ３３ｂ 第８の端子、 ３３ｃ 第９の端子、 １００ 電動機駆動装置、 １０５ 空気調和機、 Ｕ 開放巻線（第１の開放巻線）、 Ｖ 開放巻線（第２の開放巻線）、 Ｗ 開放巻線（第３の開放巻線）。

本発明の一態様に係る電動機駆動装置は、室内温度を調整するヒートポンプサイクルの圧縮機の電動機を駆動させる電動機駆動装置であって、前記電動機の固定子巻線の結線状態を第１の結線状態及び前記第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部と、複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子のオン又はオフの切り替えによって直流電圧を交流駆動電圧に変換し、前記固定子巻線に前記交流駆動電圧を供給するインバータとを具備し、前記複数のスイッチング素子の各々は、ＭＯＳトランジスタを有し、前記結線切替部は、前記室内温度と設定温度との差の絶対値が第１の温度より大きい場合に、前記固定子巻線の結線状態を前記第２の結線状態であるデルタ結線に切替える。

Claims (13)

1. 固定子巻線を有する電動機を駆動させる電動機駆動装置であって、
   前記固定子巻線の結線状態を第１の結線状態及び前記第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部と、
   複数のスイッチング素子を有し、前記複数のスイッチング素子のオン又はオフの切り替えによって直流電圧を交流駆動電圧に変換し、前記固定子巻線に前記交流駆動電圧を供給するインバータと
   を具備し、
   前記複数のスイッチング素子の各々は、ＭＯＳトランジスタを有する
   電動機駆動装置。
2. 前記複数のスイッチング素子は、
   直流電圧を供給する配線間に直列に接続された第１及び第２のＭＯＳトランジスタと、
   前記配線間に直列に接続された第３及び第４のＭＯＳトランジスタと、
   前記配線間に直列に接続された第５及び第６のＭＯＳトランジスタと、
   を有し、
   前記固定子巻線の第１の相の端子は、前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタの中間点に接続され、
   前記固定子巻線の第２の相の端子は、前記第３及び第４のＭＯＳトランジスタの中間点に接続され、
   前記固定子巻線の第３の相の端子は、前記第５及び第６のＭＯＳトランジスタの中間点に接続された
   請求項１に記載の電動機駆動装置。
3. 前記第１から第６のＭＯＳトランジスタのうちの少なくとも一つは、ワイドバンドギャップ半導体である
   請求項２に記載の電動機駆動装置。
4. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンカーバイトまたは窒化ガリウムを構成材料として含む
   請求項３に記載の電動機駆動装置。
5. 前記結線切替部は、
   前記電動機の回転数が第１の閾値未満である場合に前記固定子巻線を前記第１の結線状態であるスター結線に切り替える
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
6. 前記結線切替部は、
   前記電動機の回転数が第１の閾値以上である場合に前記固定子巻線を前記第２の結線状態であるデルタ結線に切り替える
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
7. 前記第１の閾値は６０ｒｐｓである請求項５又は６に記載の電動機駆動装置。
8. 前記結線切替部は、
   前記インバータに入力される前記直流電圧に対する前記固定子巻線に供給される前記交流駆動電圧の比である変調率が第２の閾値未満である場合に前記固定子巻線を前記第１の結線状態であるスター結線に切り替える
   請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
9. 前記結線切替部は、
   前記インバータに入力される前記直流電圧に対する前記固定子巻線に供給される前記交流駆動電圧の比である変調率が第２の閾値以上である場合にデルタ結線に切り替える
   請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
10. 前記結線切替部は、
    前記固定子巻線に接続された機械式スイッチを含む回路を有する
    請求項１から９のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
11. 前記結線切替部は、
    前記固定子巻線に接続された半導体スイッチを含む回路を有する
    請求項１から９のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
12. 前記結線切替部及び前記インバータを制御する制御部をさらに有し、
    前記制御部は、前記電動機の駆動期間中又は駆動の中断期間中に、前記結線切替部に前記結線状態の切り替えを実行させる
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
13. 固定子巻線を有する電動機と、
    前記電動機によって駆動される圧縮機と、
    前記電動機を駆動させる請求項１から１２のいずれか１項に記載の電動機駆動装置と
    を具備する空気調和機。

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