JPWO2019021450A1 - Air conditioner, air conditioning system, and control method of air conditioner - Google Patents

Air conditioner, air conditioning system, and control method of air conditioner Download PDF

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勇二 廣澤
昌弘 仁吾
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06Control using electricity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/08Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the rotational speed

Abstract

空気調和機(500)は、コイル(3)に印加される母線電圧を生成するコンバータ(102)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、動作モード信号を受信する信号受信部(56)と、動作モード信号に基づいて動作モードを制御する制御装置(50)とを備える。The air conditioner (500) receives a converter (102) that generates a bus voltage applied to the coil (3), a connection switching unit (60) that switches a connection state of the coil (3), and an operation mode signal. A signal receiving unit (56) and a control device (50) for controlling the operation mode based on the operation mode signal are provided.

Description

本発明は、空気調和機に関する。   The present invention relates to an air conditioner.

空気調和機等で用いられる電動機に関し、低速回転時および高速回転時の運転効率を向上するため、電動機のコイルの結線状態をY結線(スター結線)とデルタ結線(三角結線またはΔ結線とも称する)とで切り替えることが行われている(例えば、特許文献1参照)。   For motors used in air conditioners and the like, in order to improve the operation efficiency at the time of low speed rotation and high speed rotation, the connection state of the motor coil is Y connection (star connection) and delta connection (also called triangle connection or Δ connection). (For example, refer to Patent Document 1).

特開2009−216324号公報JP 2009-216324 A

しかしながら、従来の技術では、空気調和機の動作モードに応じて電動機のコイルの結線状態が適切に制御されていないため、急激な空調負荷の変化に迅速に対応できないという問題がある。   However, the conventional technology has a problem in that it cannot quickly respond to a sudden change in air conditioning load because the connection state of the coil of the motor is not properly controlled according to the operation mode of the air conditioner.

本発明は、空気調和機の動作モードに応じてコイルの結線状態を適切に制御することを目的とする。   An object of this invention is to control the connection state of a coil appropriately according to the operation mode of an air conditioner.

本発明の空気調和機は、コイルを有する電動機を備える空気調和機であって、前記コイルに印加される母線電圧を生成するコンバータと、前記コイルの結線状態を、第1の結線状態と、前記コイルの線間電圧を前記第1の結線状態よりも下げる第2の結線状態との間で切り替える結線切り替え部と、前記空気調和機の動作モードを制御するための動作モード信号を受信する信号受信部と、前記信号受信部から前記動作モード信号を受信し、前記動作モード信号に基づいて前記動作モードを制御する制御装置とを備える。   An air conditioner according to the present invention is an air conditioner including an electric motor having a coil, wherein the converter generates a bus voltage applied to the coil, the connection state of the coil, the first connection state, and the A connection switching unit that switches between a second connection state that lowers the line voltage of the coil from the first connection state, and a signal reception that receives an operation mode signal for controlling the operation mode of the air conditioner And a control device that receives the operation mode signal from the signal reception unit and controls the operation mode based on the operation mode signal.

本発明によれば、空気調和機の動作モードに応じてコイルの結線状態を適切に制御することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the connection state of a coil can be appropriately controlled according to the operation mode of an air conditioner.

実施の形態1の電動機の構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electric motor according to a first embodiment. 実施の形態1のロータリー圧縮機の構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the rotary compressor according to the first embodiment. 実施の形態1の空気調和機の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an air conditioner according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の空気調和機の制御系の基本構成を示す概念図である。2 is a conceptual diagram illustrating a basic configuration of a control system of the air conditioner according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の空気調和機の制御系を示すブロック図(A)、および室内温度に基づいて圧縮機の電動機を制御する部分を示すブロック図(B)である。It is a block diagram (A) which shows the control system of the air conditioner of Embodiment 1, and a block diagram (B) which shows the part which controls the electric motor of a compressor based on room temperature. 実施の形態1の駆動装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the drive device according to the first embodiment. 実施の形態1の駆動装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the drive device according to the first embodiment. 実施の形態1のコイルの結線状態の切り替え動作を示す模式図(A)および(B)である。FIG. 4 is a schematic diagram (A) and (B) illustrating a switching operation of a coil connection state according to the first embodiment. 実施の形態1のコイルの結線状態を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a connection state of a coil according to the first embodiment. 実施の形態1の空気調和機の基本動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a basic operation of the air conditioner of the first embodiment. 実施の形態1の空気調和機の結線切り替え動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating connection switching operation of the air conditioner according to the first embodiment. 実施の形態1の空気調和機の結線切り替え動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating connection switching operation of the air conditioner according to the first embodiment. 実施の形態1の空気調和機の結線切り替え動作の他の例を示すフローチャート(A)および(B)である。It is the flowcharts (A) and (B) which show the other example of the connection switching operation | movement of the air conditioner of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の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。3 is a timing chart illustrating an example of an operation of the air conditioner according to the first embodiment. 電動機において、コイルをY結線で結線した場合の線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。In an electric motor, it is a graph which shows the relationship between the line voltage at the time of connecting a coil by Y connection, and rotation speed. 電動機において、コイルをY結線で結線し、弱め界磁制御を行った場合の線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。In an electric motor, it is a graph which shows the relationship between the line voltage at the time of connecting a coil by Y connection and performing field-weakening control, and rotation speed. 図16に示した弱め界磁制御を行った場合の電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the motor efficiency at the time of performing the field weakening control shown in FIG. 16, and rotation speed. 図16に示した弱め界磁制御を行った場合の電動機トルクと回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the motor torque at the time of performing the field weakening control shown in FIG. 16, and rotation speed. コイルの結線状態をY結線とした場合とデルタ結線とした場合のそれぞれにおいて、線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a line voltage and a rotation speed in each of the case where the connection state of a coil is set to Y connection, and the case where it is set as delta connection. Y結線からデルタ結線への切り替えを行った場合の線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line voltage at the time of switching from Y connection to delta connection, and rotation speed. コイルの結線状態をY結線とした場合とデルタ結線とした場合のそれぞれにおいて、電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric motor efficiency and rotation speed in each of the case where the connection state of a coil is set to Y connection, and the case where it is set as a delta connection. コイルの結線状態をY結線とし、暖房中間条件よりも僅かに小さい回転数で線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数を調整し、Y結線からデルタ結線に切り替えた場合の電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。Motor efficiency when the coil connection state is Y connection, the number of turns is adjusted so that the line voltage reaches the inverter maximum output voltage at a slightly lower rotation speed than the heating intermediate condition, and the Y connection is switched to the delta connection It is a graph which shows the relationship between and rotation speed. コイルの結線状態をY結線とした場合とデルタ結線とした場合のそれぞれにおいて、電動機トルクと回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric motor torque and the rotation speed in each of the case where the connection state of a coil is set to Y connection, and the case where it is set as delta connection. コイルの結線状態をY結線とし、暖房中間条件よりも僅かに小さい回転数で線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数を調整し、Y結線からデルタ結線に切り替えた場合の電動機トルクと回転数との関係を示すグラフである。Motor torque when the coil connection state is Y connection, the number of turns is adjusted so that the line voltage reaches the inverter maximum output voltage at a slightly lower rotation speed than the heating intermediate condition, and the Y connection is switched to the delta connection It is a graph which shows the relationship between rotation speed. コンバータで母線電圧を切り替えた場合の線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the line voltage at the time of switching a bus-line voltage with a converter, and rotation speed. 実施の形態1において、コイルの結線状態の切り替えと、コンバータの母線電圧の切り替えを行った場合の線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。In Embodiment 1, it is a graph which shows the relationship between the line voltage at the time of switching the connection state of a coil, and switching of the bus-line voltage of a converter, and rotation speed. コイルの結線状態をY結線とした場合とデルタ結線とした場合のそれぞれにおいて、電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric motor efficiency and rotation speed in each of the case where the connection state of a coil is set to Y connection, and the case where it is set as a delta connection. 実施の形態1において、コイルの結線状態の切り替えと、コンバータの母線電圧の切り替えを行った場合の電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。In Embodiment 1, it is a graph which shows the relationship between the motor efficiency at the time of switching the connection state of a coil, and switching the bus-line voltage of a converter, and rotation speed. コイルの結線状態をY結線とした場合とデルタ結線とした場合のそれぞれにおいて、電動機トルクと回転数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric motor torque and the rotation speed in each of the case where the connection state of a coil is set to Y connection, and the case where it is set as delta connection. 実施の形態1において、コイルの結線状態の切り替えと、コンバータの母線電圧の切り替えを行った場合の電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。In Embodiment 1, it is a graph which shows the relationship between the motor efficiency at the time of switching the connection state of a coil, and switching the bus-line voltage of a converter, and rotation speed. 実施の形態1の第1の変形例における電動機効率と回転数との関係を示すグラフ(A)、(B)である。It is the graphs (A) and (B) which show the relationship between the motor efficiency in the 1st modification of Embodiment 1, and rotation speed. 実施の形態1の第2の変形例における線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between line voltage and rotation speed in the second modification of the first embodiment. 実施の形態1の第3の変形例のコイルの結線状態の切り替え動作を説明するための模式図(A)、(B)である。FIG. 10 is a schematic diagram (A) and (B) for explaining the coil connection state switching operation of the third modification of the first embodiment. 実施の形態1の第3の変形例のコイルの結線状態の切り替え動作の他の例を説明するための模式図(A)、(B)である。FIG. 10 is a schematic diagram (A) and (B) for explaining another example of the coil connection state switching operation of the third modification of the first embodiment. 実施の形態1の第4の変形例における結線切り替え動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a connection switching operation in a fourth modification of the first embodiment. 実施の形態1の第5の変形例における結線切り替え動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a connection switching operation in a fifth modification of the first embodiment. 実施の形態2の空気調和機を有する空調システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the air conditioning system which has the air conditioner of Embodiment 2. FIG. 実施の形態2の空気調和機の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the air conditioner of Embodiment 2. 実施の形態2の空気調和機の制御系を示すブロック図である。6 is a block diagram illustrating a control system of an air conditioner according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2の駆動装置の制御系を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a control system of a drive device according to a second embodiment. 通信装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a communication apparatus. 制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of a control apparatus. 制御装置の他の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of other operation | movement of a control apparatus. 制御装置の他の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of other operation | movement of a control apparatus.

実施の形態1.
<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。
Embodiment 1 FIG.
<Configuration of motor>
Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an electric motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The electric motor 1 is a permanent magnet embedded electric motor, and is used, for example, in a rotary compressor. The electric motor 1 includes a stator 10 and a rotor 20 that is rotatably provided inside the stator 10. For example, an air gap of 0.3 to 1 mm is formed between the stator 10 and the rotor 20. FIG. 1 is a cross-sectional view of a plane orthogonal to the rotation axis of the rotor 20.

以下では、ロータ20の軸方向(回転軸の方向)を、単に「軸方向」と称する。また、ステータ10およびロータ20の外周(円周)に沿った方向を、単に「周方向」と称する。ステータ10およびロータ20の半径方向を、単に「径方向」と称する。   Hereinafter, the axial direction of the rotor 20 (direction of the rotation axis) is simply referred to as “axial direction”. The direction along the outer circumference (circumference) of the stator 10 and the rotor 20 is simply referred to as “circumferential direction”. The radial direction of the stator 10 and the rotor 20 is simply referred to as “radial direction”.

ステータ10は、ステータコア11と、ステータコア11に巻き付けられたコイル3とを備えている。ステータコア11は、厚さ0.1〜0.7mm(ここでは0.35mm)の複数の電磁鋼板を回転軸方向に積層し、カシメにより締結したものである。   The stator 10 includes a stator core 11 and a coil 3 wound around the stator core 11. The stator core 11 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates having a thickness of 0.1 to 0.7 mm (here 0.35 mm) in the direction of the rotation axis and fastening them by caulking.

ステータコア11は、環状のヨーク部13と、ヨーク部13から径方向内側に突出する複数(ここでは9つ)のティース部12とを有している。隣り合うティース部12の間には、スロットが形成される。各ティース部12は、径方向内側の先端に、幅(ステータコア11の周方向の寸法)の広い歯先部を有している。   The stator core 11 has an annular yoke portion 13 and a plurality of (here, nine) tooth portions 12 projecting radially inward from the yoke portion 13. A slot is formed between adjacent teeth portions 12. Each tooth portion 12 has a tooth tip portion having a wide width (dimension in the circumferential direction of the stator core 11) at the radially inner tip.

各ティース部12には、絶縁体(インシュレータ)14を介して、ステータ巻線であるコイル3が巻き付けられている。コイル3は、例えば、線径(直径)が0.8mmのマグネットワイヤを、各ティース部12に集中巻きで110巻き(110ターン)巻き付けたものである。コイル3の巻き数および線径は、電動機1に要求される特性(回転数、トルク等)、供給電圧、またはスロットの断面積に応じて決定される。   A coil 3, which is a stator winding, is wound around each tooth portion 12 via an insulator (insulator) 14. For example, the coil 3 is obtained by winding a magnet wire having a wire diameter (diameter) of 0.8 mm around each tooth portion 12 by 110 winding (110 turns) by concentrated winding. The number of turns and the wire diameter of the coil 3 are determined in accordance with characteristics (rotation speed, torque, etc.) required for the electric motor 1, supply voltage, or cross-sectional area of the slot.

コイル3は、U相、V相およびW相の3相コイル(コイル3U,3V,3Wと称する)で構成されている。各相のコイル3の両端子は開放されている。すなわち、コイル3は、合計6つの端子を有している。コイル3の結線状態は、後述するように、Y結線とデルタ結線とで切り替え可能に構成されている。絶縁体14は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)により形成されたフィルムで構成され、厚さは0.1〜0.2mmである。   The coil 3 is composed of U-phase, V-phase, and W-phase three-phase coils (referred to as coils 3U, 3V, and 3W). Both terminals of the coil 3 of each phase are open. That is, the coil 3 has a total of six terminals. As will be described later, the connection state of the coil 3 is configured to be switchable between a Y connection and a delta connection. The insulator 14 is made of, for example, a film made of PET (polyethylene terephthalate) and has a thickness of 0.1 to 0.2 mm.

ステータコア11は、複数(ここでは9つ)のブロックが薄肉部を介して連結された構成を有している。ステータコア11を帯状に展開した状態で、各ティース部12にマグネットワイヤを巻き付け、その後、ステータコア11を環状に曲げて両端部を溶接する。   The stator core 11 has a configuration in which a plurality of (here, nine) blocks are connected via a thin portion. In a state where the stator core 11 is developed in a band shape, a magnet wire is wound around each tooth portion 12, and then the stator core 11 is bent in an annular shape and both ends are welded.

このように絶縁体14を薄いフィルムで構成し、また巻線しやすいようにステータコア11を分割構造とすることは、スロット内のコイル3の巻き数を増加する上で有効である。なお、ステータコア11は、上記のように複数のブロック(分割コア)が連結された構成を有するものには限定されない。   As described above, it is effective to increase the number of turns of the coil 3 in the slot by forming the insulator 14 with a thin film and making the stator core 11 in a divided structure so that winding is easy. The stator core 11 is not limited to one having a configuration in which a plurality of blocks (divided cores) are connected as described above.

ロータ20は、ロータコア21と、ロータコア21に取り付けられた永久磁石25とを有する。ロータコア21は、厚さ0.1〜0.7mm(ここでは0.35mm)の複数の電磁鋼板を回転軸方向に積層し、カシメにより締結したものである。   The rotor 20 includes a rotor core 21 and a permanent magnet 25 attached to the rotor core 21. The rotor core 21 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates having a thickness of 0.1 to 0.7 mm (here 0.35 mm) in the direction of the rotation axis and fastening them by caulking.

ロータコア21は、円筒形状を有しており、その径方向中心にはシャフト孔27(中心孔)が形成されている。シャフト孔27には、ロータ20の回転軸となるシャフト(例えばロータリー圧縮機8のシャフト90)が、焼嵌または圧入等によって固定されている。   The rotor core 21 has a cylindrical shape, and a shaft hole 27 (center hole) is formed at the center in the radial direction. In the shaft hole 27, a shaft (for example, the shaft 90 of the rotary compressor 8) serving as the rotation axis of the rotor 20 is fixed by shrink fitting or press fitting.

ロータコア21の外周面に沿って、永久磁石25が挿入される複数(ここでは6つ)の磁石挿入孔22が形成されている。磁石挿入孔22は空隙であり、1磁極に1つの磁石挿入孔22が対応している。ここでは6つの磁石挿入孔22が設けられているため、ロータ20全体で6極となる。   A plurality (six in this case) of magnet insertion holes 22 into which the permanent magnets 25 are inserted are formed along the outer peripheral surface of the rotor core 21. The magnet insertion hole 22 is a gap, and one magnet insertion hole 22 corresponds to one magnetic pole. Here, since six magnet insertion holes 22 are provided, the rotor 20 as a whole has six poles.

磁石挿入孔22は、ここでは、周方向の中央部が径方向内側に突出するV字形状を有している。なお、磁石挿入孔22は、V字形状に限定されるものではなく、例えばストレート形状であってもよい。   Here, the magnet insertion hole 22 has a V shape in which a central portion in the circumferential direction protrudes radially inward. The magnet insertion hole 22 is not limited to the V shape, and may be, for example, a straight shape.

1つの磁石挿入孔22内には、2つの永久磁石25が配置される。すなわち、1磁極について2つの永久磁石25が配置される。ここでは、上記の通りロータ20が6極であるため、合計12個の永久磁石25が配置される。   Two permanent magnets 25 are arranged in one magnet insertion hole 22. That is, two permanent magnets 25 are arranged for one magnetic pole. Here, since the rotor 20 has six poles as described above, a total of twelve permanent magnets 25 are arranged.

永久磁石25は、ロータコア21の軸方向に長い平板状の部材であり、ロータコア21の周方向に幅を有し、径方向に厚さを有している。永久磁石25は、例えば、ネオジウム(Nd)、鉄(Fe)およびボロン(B)を主成分とする希土類磁石で構成されている。   The permanent magnet 25 is a flat plate-like member that is long in the axial direction of the rotor core 21, has a width in the circumferential direction of the rotor core 21, and has a thickness in the radial direction. The permanent magnet 25 is composed of, for example, a rare earth magnet mainly composed of neodymium (Nd), iron (Fe), and boron (B).

永久磁石25は、厚さ方向に着磁されている。また、1つの磁石挿入孔22内に配置された2つの永久磁石25は、互いに同一の磁極が径方向の同じ側を向くように着磁されている。   The permanent magnet 25 is magnetized in the thickness direction. The two permanent magnets 25 arranged in one magnet insertion hole 22 are magnetized such that the same magnetic poles face the same radial direction.

磁石挿入孔22の周方向両側には、フラックスバリア26がそれぞれ形成されている。フラックスバリア26は、磁石挿入孔22に連続して形成された空隙である。フラックスバリア26は、隣り合う磁極間の漏れ磁束(すなわち、極間を通って流れる磁束)を抑制するためのものである。   Flux barriers 26 are formed on both sides of the magnet insertion hole 22 in the circumferential direction. The flux barrier 26 is a space formed continuously from the magnet insertion hole 22. The flux barrier 26 is for suppressing leakage magnetic flux between adjacent magnetic poles (that is, magnetic flux flowing through the poles).

ロータコア21において、各磁石挿入孔22の周方向の中央部には、突起である第1の磁石保持部23が形成されている。また、ロータコア21において、磁石挿入孔22の周方向の両端部には、突起である第2の磁石保持部24がそれぞれ形成されている。第1の磁石保持部23および第2の磁石保持部24は、各磁石挿入孔22内において永久磁石25を位置決めして保持するものである。   In the rotor core 21, a first magnet holding portion 23, which is a protrusion, is formed at the center portion in the circumferential direction of each magnet insertion hole 22. Moreover, in the rotor core 21, the 2nd magnet holding | maintenance part 24 which is a protrusion is formed in the both ends of the circumferential direction of the magnet insertion hole 22, respectively. The first magnet holding part 23 and the second magnet holding part 24 position and hold the permanent magnet 25 in each magnet insertion hole 22.

上記の通り、ステータ10のスロット数(すなわちティース部12の数)は9であり、ロータ20の極数は6である。すなわち、電動機1は、ロータ20の極数とステータ10のスロット数との比が、2:3である。   As described above, the number of slots of the stator 10 (that is, the number of teeth portions 12) is 9, and the number of poles of the rotor 20 is 6. That is, in the electric motor 1, the ratio between the number of poles of the rotor 20 and the number of slots of the stator 10 is 2: 3.

電動機1では、コイル3の結線状態がY結線とデルタ結線とで切り替えられるが、デルタ結線を用いる場合に、循環電流が流れて電動機1の性能が低下する可能性がある。循環電流は、各相の巻線における誘起電圧に発生する3次高調波に起因する。極数とスロット数との比が2:3である集中巻きの場合には、磁気飽和等の影響がなければ、誘起電圧に3次高調波が発生せず、従って循環電流による性能低下が生じないことが知られている。   In the electric motor 1, the connection state of the coil 3 is switched between the Y connection and the delta connection. However, when the delta connection is used, there is a possibility that the circulating current flows and the performance of the electric motor 1 is deteriorated. The circulating current is caused by the third harmonic generated in the induced voltage in the winding of each phase. In the case of concentrated winding in which the ratio of the number of poles to the number of slots is 2: 3, the third harmonic is not generated in the induced voltage unless there is an influence of magnetic saturation or the like, and therefore performance degradation due to circulating current occurs. Not known.

<ロータリー圧縮機の構成>
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。
<Configuration of rotary compressor>
Next, the rotary compressor 8 using the electric motor 1 will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotary compressor 8. The rotary compressor 8 includes a shell 80, a compression mechanism 9 disposed in the shell 80, and an electric motor 1 that drives the compression mechanism 9. The rotary compressor 8 further includes a shaft 90 (crankshaft) that couples the electric motor 1 and the compression mechanism 9 so that power can be transmitted. The shaft 90 is fitted into the shaft hole 27 (FIG. 1) of the rotor 20 of the electric motor 1.

シェル80は、例えば鋼板で形成された密閉容器であり、電動機1および圧縮機構9を覆う。シェル80は、上部シェル80aと下部シェル80bとを有している。上部シェル80aには、ロータリー圧縮機8の外部から電動機1に電力を供給するための端子部としてのガラス端子81と、ロータリー圧縮機8内で圧縮された冷媒を外部に吐出するための吐出管85とが取り付けられている。ここでは、ガラス端子81から、電動機1(図1)のコイル3のU相、V相およびW相のそれぞれ2本ずつに対応する、合計6本の引き出し線が引き出されている。下部シェル80bには、電動機1および圧縮機構9が収容されている。   The shell 80 is a sealed container formed of, for example, a steel plate and covers the electric motor 1 and the compression mechanism 9. The shell 80 has an upper shell 80a and a lower shell 80b. The upper shell 80a has a glass terminal 81 as a terminal for supplying electric power to the electric motor 1 from the outside of the rotary compressor 8, and a discharge pipe for discharging the refrigerant compressed in the rotary compressor 8 to the outside. 85 is attached. Here, a total of six lead wires corresponding to two of each of the U phase, the V phase, and the W phase of the coil 3 of the electric motor 1 (FIG. 1) are drawn out from the glass terminal 81. The lower shell 80b houses the electric motor 1 and the compression mechanism 9.

圧縮機構9は、シャフト90に沿って、円環状の第1シリンダ91および第2シリンダ92を有している。第1シリンダ91および第2シリンダ92は、シェル80(下部シェル80b)の内周部に固定されている。第1シリンダ91の内周側には、円環状の第1ピストン93が配置され、第2シリンダ92の内周側には、円環状の第2ピストン94が配置されている。第1ピストン93および第2ピストン94は、シャフト90と共に回転するロータリーピストンである。   The compression mechanism 9 has an annular first cylinder 91 and second cylinder 92 along the shaft 90. The first cylinder 91 and the second cylinder 92 are fixed to the inner peripheral portion of the shell 80 (lower shell 80b). An annular first piston 93 is disposed on the inner peripheral side of the first cylinder 91, and an annular second piston 94 is disposed on the inner peripheral side of the second cylinder 92. The first piston 93 and the second piston 94 are rotary pistons that rotate with the shaft 90.

第1シリンダ91と第2シリンダ92との間には、仕切板97が設けられている。仕切板97は、中央に貫通穴を有する円板状の部材である。第1シリンダ91および第2シリンダ92のシリンダ室には、シリンダ室を吸入側と圧縮側とに分けるベーン(図示せず)が設けられている。第1シリンダ91、第2シリンダ92および仕切板97は、ボルト98によって一体に固定されている。   A partition plate 97 is provided between the first cylinder 91 and the second cylinder 92. The partition plate 97 is a disk-shaped member having a through hole in the center. The cylinder chambers of the first cylinder 91 and the second cylinder 92 are provided with vanes (not shown) that divide the cylinder chamber into a suction side and a compression side. The first cylinder 91, the second cylinder 92, and the partition plate 97 are integrally fixed by bolts 98.

第1シリンダ91の上側には、第1シリンダ91のシリンダ室の上側を塞ぐように、上部フレーム95が配置されている。第2シリンダ92の下側には、第2シリンダ92のシリンダ室の下側を塞ぐように、下部フレーム96が配置されている。上部フレーム95および下部フレーム96は、シャフト90を回転可能に支持している。   An upper frame 95 is arranged on the upper side of the first cylinder 91 so as to close the upper side of the cylinder chamber of the first cylinder 91. A lower frame 96 is disposed below the second cylinder 92 so as to close the lower side of the cylinder chamber of the second cylinder 92. The upper frame 95 and the lower frame 96 support the shaft 90 in a rotatable manner.

シェル80の下部シェル80bの底部には、圧縮機構9の各摺動部を潤滑する冷凍機油(図示せず)が貯留されている。冷凍機油は、シャフト90の内部に軸方向に形成された孔90a内を上昇し、シャフト90の複数箇所に形成された給油孔90bから各摺動部に供給される。   Refrigerating machine oil (not shown) that lubricates the sliding portions of the compression mechanism 9 is stored at the bottom of the lower shell 80 b of the shell 80. The refrigerating machine oil ascends in the hole 90 a formed in the axial direction inside the shaft 90, and is supplied to each sliding portion from oil supply holes 90 b formed in a plurality of locations of the shaft 90.

電動機1のステータ10は、焼き嵌めによりシェル80の内側に取り付けられている。ステータ10のコイル3には、上部シェル80aに取り付けられたガラス端子81から、電力が供給される。ロータ20のシャフト孔27(図1)には、シャフト90が固定されている。   The stator 10 of the electric motor 1 is attached to the inside of the shell 80 by shrink fitting. Electric power is supplied to the coil 3 of the stator 10 from a glass terminal 81 attached to the upper shell 80a. A shaft 90 is fixed to the shaft hole 27 (FIG. 1) of the rotor 20.

シェル80には、冷媒ガスを貯蔵するアキュムレータ87が取り付けられている。アキュムレータ87は、例えば、下部シェル80bの外側に設けられた保持部80cによって保持されている。シェル80には、一対の吸入パイプ88,89が取り付けられ、この吸入パイプ88,89を介してアキュムレータ87から第1シリンダ91および第2シリンダ92に冷媒ガスが供給される。   An accumulator 87 for storing the refrigerant gas is attached to the shell 80. The accumulator 87 is held by, for example, a holding portion 80c provided outside the lower shell 80b. A pair of suction pipes 88 and 89 are attached to the shell 80, and refrigerant gas is supplied from the accumulator 87 to the first cylinder 91 and the second cylinder 92 via the suction pipes 88 and 89.

冷媒としては、例えば、R410A、R407CまたはR22等を用いてもよいが、地球温暖化防止の観点からは、低GWP(地球温暖化係数)の冷媒を用いることが望ましい。低GWPの冷媒としては、例えば、以下の冷媒を用いることができる。   For example, R410A, R407C, or R22 may be used as the refrigerant. However, from the viewpoint of preventing global warming, it is desirable to use a low GWP (global warming potential) refrigerant. For example, the following refrigerants can be used as the low GWP refrigerant.

(1)まず、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、例えばHFO(Hydro−Fluoro−Orefin)−1234yf(CF3CF=CH2)を用いることができる。HFO−1234yfのGWPは4である。
(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。
(1) First, a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond in its composition, for example, HFO (Hydro-Fluoro-Orefin) -1234yf (CF3CF = CH2) can be used. The GWP of HFO-1234yf is 4.
(2) A hydrocarbon having a carbon double bond in the composition, for example, R1270 (propylene) may be used. R1270 has a GWP of 3, which is lower than HFO-1234yf, but flammability is higher than HFO-1234yf.
(3) A mixture containing at least one of a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond in the composition or a hydrocarbon having a carbon double bond in the composition, for example, a mixture of HFO-1234yf and R32 It may be used. Since HFO-1234yf described above is a low-pressure refrigerant, the pressure loss tends to increase, and there is a possibility that the performance of the refrigeration cycle (especially the evaporator) will deteriorate. Therefore, it is practically desirable to use a mixture with R32 or R41, which is a high-pressure refrigerant, rather than HFO-1234yf.

ロータリー圧縮機8の基本動作は、以下の通りである。アキュムレータ87から供給された冷媒ガスは、吸入パイプ88,89を通って第1シリンダ91および第2シリンダ92の各シリンダ室に供給される。電動機1が駆動されてロータ20が回転すると、ロータ20と共にシャフト90が回転する。そして、シャフト90に嵌合する第1ピストン93および第2ピストン94が各シリンダ室内で偏心回転し、各シリンダ室内で冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、電動機1のロータ20に設けられた穴(図示せず)を通ってシェル80内を上昇し、吐出管85から外部に吐出される。   The basic operation of the rotary compressor 8 is as follows. The refrigerant gas supplied from the accumulator 87 is supplied to the cylinder chambers of the first cylinder 91 and the second cylinder 92 through the suction pipes 88 and 89. When the electric motor 1 is driven and the rotor 20 rotates, the shaft 90 rotates together with the rotor 20. Then, the first piston 93 and the second piston 94 fitted to the shaft 90 rotate eccentrically in each cylinder chamber, and compress the refrigerant in each cylinder chamber. The compressed refrigerant rises in the shell 80 through a hole (not shown) provided in the rotor 20 of the electric motor 1 and is discharged from the discharge pipe 85 to the outside.

<空気調和機の構成>
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。
<Configuration of air conditioner>
Next, the air conditioner 5 including the drive device of Embodiment 1 will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the air conditioner 5. The air conditioner 5 includes an indoor unit 5A installed indoors (air-conditioning target space) and an outdoor unit 5B installed outdoors. The indoor unit 5A and the outdoor unit 5B are connected by connection pipes 40a and 40b through which the refrigerant flows. The liquid refrigerant that has passed through the condenser flows through the connection pipe 40a. The gas refrigerant that has passed through the evaporator flows through the connection pipe 40b.

室外機5Bには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機41と、冷媒の流れ方向を切り替える四方弁(冷媒流路切替弁)42と、外気と冷媒との熱交換を行う室外熱交換器43と、高圧の冷媒を低圧に減圧する膨張弁(減圧装置)44とが配設されている。圧縮機41は、上述したロータリー圧縮機8(図2)で構成されている。室内機5Aには、室内空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器45が配置される。   The outdoor unit 5B includes a compressor 41 that compresses and discharges the refrigerant, a four-way valve (refrigerant flow switching valve) 42 that switches the flow direction of the refrigerant, and an outdoor heat exchanger 43 that performs heat exchange between the outside air and the refrigerant. And an expansion valve (decompression device) 44 for depressurizing the high-pressure refrigerant to a low pressure. The compressor 41 is composed of the rotary compressor 8 (FIG. 2) described above. In the indoor unit 5A, an indoor heat exchanger 45 that performs heat exchange between the indoor air and the refrigerant is disposed.

これら圧縮機41、四方弁42、室外熱交換器43、膨張弁44および室内熱交換器45は、上述した接続配管40a,40bを含む配管40によって接続され、冷媒回路を構成している。これらの構成要素により、圧縮機41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。   The compressor 41, the four-way valve 42, the outdoor heat exchanger 43, the expansion valve 44, and the indoor heat exchanger 45 are connected by the pipe 40 including the connection pipes 40a and 40b described above, and constitute a refrigerant circuit. These components constitute a compression refrigeration cycle (compression heat pump cycle) in which the refrigerant is circulated by the compressor 41.

空気調和機5の運転を制御するため、室内機5Aには室内制御装置50aが配置され、室外機5Bには室外制御装置50bが配置されている。室内制御装置50aおよび室外制御装置50bは、それぞれ、空気調和機5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50aと室外制御装置50bとは、連絡ケーブル50cによって互いに接続されている。連絡ケーブル50cは、上述した接続配管40a,40bと共に束ねられている。   In order to control the operation of the air conditioner 5, an indoor control device 50a is disposed in the indoor unit 5A, and an outdoor control device 50b is disposed in the outdoor unit 5B. Each of the indoor control device 50a and the outdoor control device 50b has a control board on which various circuits for controlling the air conditioner 5 are formed. The indoor control device 50a and the outdoor control device 50b are connected to each other by a communication cable 50c. The connection cable 50c is bundled together with the connection pipes 40a and 40b described above.

室外機5Bには、室外熱交換器43に対向するように、送風機である室外送風ファン46が配置される。室外送風ファン46は、回転により、室外熱交換器43を通過する空気流を生成する。室外送風ファン46は、例えばプロペラファンで構成される。   In the outdoor unit 5 </ b> B, an outdoor blower fan 46 that is a blower is disposed so as to face the outdoor heat exchanger 43. The outdoor blower fan 46 generates an air flow passing through the outdoor heat exchanger 43 by rotation. The outdoor blower fan 46 is composed of, for example, a propeller fan.

四方弁42は、室外制御装置50b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42が図3に実線で示す位置にあるときには、圧縮機41から吐出されたガス冷媒を室外熱交換器43(凝縮器)に送る。一方、四方弁42が図3に破線で示す位置にあるときには、室外熱交換器43(蒸発器)から流入したガス冷媒を圧縮機41に送る。膨張弁44は、室外制御装置50b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。   The four-way valve 42 is controlled by the outdoor control device 50b and switches the direction in which the refrigerant flows. When the four-way valve 42 is in the position indicated by the solid line in FIG. 3, the gas refrigerant discharged from the compressor 41 is sent to the outdoor heat exchanger 43 (condenser). On the other hand, when the four-way valve 42 is at the position indicated by the broken line in FIG. 3, the gas refrigerant flowing from the outdoor heat exchanger 43 (evaporator) is sent to the compressor 41. The expansion valve 44 is controlled by the outdoor control device 50b, and depressurizes the high-pressure refrigerant to a low pressure by changing the opening degree.

室内機5Aには、室内熱交換器45に対向するように、送風機である室内送風ファン47が配置される。室内送風ファン47は、回転により、室内熱交換器45を通過する空気流を生成する。室内送風ファン47は、例えばクロスフローファンで構成される。   In the indoor unit 5A, an indoor blower fan 47, which is a blower, is disposed so as to face the indoor heat exchanger 45. The indoor blower fan 47 generates an air flow that passes through the indoor heat exchanger 45 by rotation. The indoor blower fan 47 is constituted by, for example, a cross flow fan.

室内機5Aには、室内(空調対象空間)の空気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50aに送る温度センサとしての室内温度センサ54が設けられている。室内温度センサ54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、室内の壁また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。   The indoor unit 5A is provided with an indoor temperature sensor 54 as a temperature sensor that measures the indoor temperature Ta, which is the air temperature of the room (the air conditioning target space), and sends the measured temperature information (information signal) to the indoor control device 50a. ing. The indoor temperature sensor 54 may be a temperature sensor used in a general air conditioner, or a radiation temperature sensor that detects a surface temperature of an indoor wall or floor.

室内機5Aには、また、ユーザが操作するリモコン55(遠隔操作装置)から発信された指示信号(運転指示信号)を受信する信号受信部56が設けられている。リモコン55は、ユーザが空気調和機5に運転入力(運転開始および停止)または運転内容(設定温度、風速等)の指示を行うものである。   The indoor unit 5A is also provided with a signal receiving unit 56 that receives an instruction signal (driving instruction signal) transmitted from a remote controller 55 (remote operation device) operated by the user. The remote controller 55 is used by the user to instruct the air conditioner 5 for operation input (operation start and stop) or operation details (set temperature, wind speed, etc.).

圧縮機41は、通常運転時では、20〜130rps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41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41の回転数は、室内温度センサ54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55で設定した設定温度Tsとの温度差ΔTに応じて、制御装置50(より具体的には、室外制御装置50b)が制御する。温度差ΔTが大きいほど圧縮機41が高回転で回転し、冷媒の循環量を増加させる。   The compressor 41 is configured to be able to change the operating rotational speed in the range of 20 to 130 rps during normal operation. As the rotational speed of the compressor 41 increases, the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit increases. The number of revolutions of the compressor 41 depends on the temperature difference ΔT between the current room temperature Ta obtained by the room temperature sensor 54 and the set temperature Ts set by the user with the remote controller 55 (more specifically, the control device 50). The outdoor control device 50b) controls. The larger the temperature difference ΔT, the higher the rotation of the compressor 41 and increases the amount of refrigerant circulation.

室内送風ファン47の回転は、室内制御装置50aによって制御される。室内送風ファン47の回転数は、複数段階に切り替え可能である。ここでは、例えば、強風、中風および弱風の3段階に回転数を切り替えることができる。また、リモコン55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47の回転数が切り替えられる。   The rotation of the indoor fan 47 is controlled by the indoor control device 50a. The number of rotations of the indoor fan 47 can be switched between a plurality of stages. Here, for example, the number of rotations can be switched in three stages of strong wind, medium wind, and weak wind. When the wind speed setting is set to the automatic mode with the remote controller 55, the rotational speed of the indoor fan 47 is switched according to the temperature difference ΔT between the measured indoor temperature Ta and the set temperature Ts.

室外送風ファン46の回転は、室外制御装置50bによって制御される。室外送風ファン46の回転数は、複数段階に切り替え可能である。ここでは、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46の回転数が切り替えられる。   The rotation of the outdoor fan 46 is controlled by the outdoor control device 50b. The number of rotations of the outdoor fan 46 can be switched between a plurality of stages. Here, the rotational speed of the outdoor blower fan 46 is switched according to the temperature difference ΔT between the measured indoor temperature Ta and the set temperature Ts.

室内機5Aは、また、左右風向板48と上下風向板49とを備えている。左右風向板48および上下風向板49は、室内熱交換器45で熱交換した調和空気が室内送風ファン47によって室内に吹き出されるときの吹き出し方向を変更するものである。左右風向板48は吹き出し方向を左右に変更し、上下風向板49は吹出し方向を上下に変更する。左右風向板48および上下風向板49のそれぞれの角度、すなわち吹出し気流の風向は、室内制御装置50aが、リモコン55の設定に基づいて制御する。   The indoor unit 5 </ b> A also includes a left / right wind direction plate 48 and an up / down wind direction plate 49. The left and right wind direction plates 48 and the up and down wind direction plates 49 change the blowing direction when the conditioned air heat-exchanged by the indoor heat exchanger 45 is blown into the room by the indoor fan 47. The left and right wind direction plates 48 change the blowing direction to the left and right, and the upper and lower wind direction plates 49 change the blowing direction to the up and down directions. The indoor control device 50 a controls the angles of the left and right wind direction plates 48 and the upper and lower wind direction plates 49, that is, the wind direction of the blown airflow, based on the settings of the remote controller 55.

空気調和機5の基本動作は、次の通りである。冷房運転時には、四方弁42が実線で示す位置に切り替えられ、圧縮機41から吐出された高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器43に流入する。この場合、室外熱交換器43は凝縮器として動作する。室外送風ファン46の回転により空気が室外熱交換器43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44で断熱膨張して低圧低温の二相冷媒となる。   The basic operation of the air conditioner 5 is as follows. During the cooling operation, the four-way valve 42 is switched to the position indicated by the solid line, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 41 flows into the outdoor heat exchanger 43. In this case, the outdoor heat exchanger 43 operates as a condenser. When the air passes through the outdoor heat exchanger 43 due to the rotation of the outdoor blower fan 46, the heat of heat condenses the refrigerant. The refrigerant condenses into a high-pressure and low-temperature liquid refrigerant, and adiabatically expands at the expansion valve 44 to become a low-pressure and low-temperature two-phase refrigerant.

膨張弁44を通過した冷媒は、室内機5Aの室内熱交換器45に流入する。室内熱交換器45は蒸発器として動作する。室内送風ファン47の回転により空気が室内熱交換器45を通過する際に、熱交換により冷媒に蒸発熱を奪われ、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41で再び高温高圧な冷媒に圧縮される。   The refrigerant that has passed through the expansion valve 44 flows into the indoor heat exchanger 45 of the indoor unit 5A. The indoor heat exchanger 45 operates as an evaporator. When the air passes through the indoor heat exchanger 45 due to the rotation of the indoor blower fan 47, the refrigerant takes heat of evaporation by heat exchange, and the air thus cooled is supplied indoors. The refrigerant evaporates into a low-temperature and low-pressure gas refrigerant, and is compressed again by the compressor 41 into a high-temperature and high-pressure refrigerant.

暖房運転時には、四方弁42が点線で示す位置に切り替えられ、圧縮機41から吐出された高温高圧のガス冷媒は室内熱交換器45に流入する。この場合、室内熱交換器45は凝縮器として動作する。室内送風ファン47の回転により空気が室内熱交換器45を通過する際に、熱交換により冷媒から凝縮熱を奪い、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44で断熱膨張して低圧低温の二相冷媒となる。   During the heating operation, the four-way valve 42 is switched to the position indicated by the dotted line, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 41 flows into the indoor heat exchanger 45. In this case, the indoor heat exchanger 45 operates as a condenser. When the air passes through the indoor heat exchanger 45 due to the rotation of the indoor fan 47, the heat is deprived of the condensation heat from the refrigerant, and the heated air is supplied indoors. The refrigerant condenses into a high-pressure and low-temperature liquid refrigerant, and adiabatically expands at the expansion valve 44 to become a low-pressure and low-temperature two-phase refrigerant.

膨張弁44を通過した冷媒は、室外機5Bの室外熱交換器43に流入する。室外熱交換器43は蒸発器として動作する。室外送風ファン46の回転により空気が室外熱交換器43を通過する際に、熱交換により冷媒に蒸発熱を奪われる。冷媒は蒸発して低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機41で再び高温高圧な冷媒に圧縮される。   The refrigerant that has passed through the expansion valve 44 flows into the outdoor heat exchanger 43 of the outdoor unit 5B. The outdoor heat exchanger 43 operates as an evaporator. When the air passes through the outdoor heat exchanger 43 due to the rotation of the outdoor blower fan 46, the heat is deprived of the evaporation heat by the heat exchange. The refrigerant evaporates into a low-temperature and low-pressure gas refrigerant, and is compressed again by the compressor 41 into a high-temperature and high-pressure refrigerant.

図4は、空気調和機5の制御系の基本構成を示す概念図である。上述した室内制御装置50aと室外制御装置50bとは、連絡ケーブル50cを介して互いに情報をやり取りして空気調和機5を制御している。ここでは、室内制御装置50aと室外制御装置50bとを合わせて、制御装置50と称する。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing the basic configuration of the control system of the air conditioner 5. The indoor control device 50a and the outdoor control device 50b described above exchange information with each other via the communication cable 50c to control the air conditioner 5. Here, the indoor control device 50a and the outdoor control device 50b are collectively referred to as a control device 50.

図5(A)は、空気調和機5の制御系を示すブロック図である。制御装置50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50には、入力回路51、演算回路52および出力回路53が組み込まれている。   FIG. 5A is a block diagram showing a control system of the air conditioner 5. The control device 50 is configured by a microcomputer, for example. The control device 50 incorporates an input circuit 51, an arithmetic circuit 52, and an output circuit 53.

入力回路51には、信号受信部56がリモコン55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、風量または風向を設定する信号を含む。入力回路51には、また、室内温度センサ54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51は、入力されたこれらの情報を、演算回路52に出力する。   An instruction signal received by the signal receiving unit 56 from the remote controller 55 is input to the input circuit 51. The instruction signal includes, for example, a signal for setting an operation input, an operation mode, a set temperature, an air volume or a wind direction. The input circuit 51 also receives temperature information indicating the room temperature detected by the room temperature sensor 54. The input circuit 51 outputs the input information to the arithmetic circuit 52.

演算回路52は、CPU(Central Processing Unit)57とメモリ58とを有する。CPU57は、演算処理および判断処理を行う。メモリ58は、空気調和機5の制御に用いる各種の設定値およびプログラムを記憶している。演算回路52は、入力回路51から入力された情報に基づいて演算および判断を行い、その結果を出力回路53に出力する。   The arithmetic circuit 52 includes a CPU (Central Processing Unit) 57 and a memory 58. The CPU 57 performs calculation processing and determination processing. The memory 58 stores various set values and programs used for controlling the air conditioner 5. The arithmetic circuit 52 performs calculation and determination based on the information input from the input circuit 51 and outputs the result to the output circuit 53.

出力回路53は、演算回路52から入力された情報に基づいて、圧縮機41、結線切り替え部60(後述)、コンバータ102、インバータ103、圧縮機41、四方弁42、膨張弁44、室外送風ファン46、室内送風ファン47、左右風向板48および上下風向板49に、制御信号を出力する。   The output circuit 53 is based on information input from the arithmetic circuit 52, and includes a compressor 41, a connection switching unit 60 (described later), a converter 102, an inverter 103, a compressor 41, a four-way valve 42, an expansion valve 44, and an outdoor fan. 46, a control signal is output to the indoor fan 47, the left / right wind direction plate 48 and the up / down wind direction plate 49.

上述したように、室内制御装置50aおよび室外制御装置50b(図4)は、連絡ケーブル50cを介して相互に情報をやりとりし、室内機5Aおよび室外機5Bの各種機器を制御しているため、ここでは室内制御装置50aと室外制御装置50bとを合わせて制御装置50と表現している。実際には、室内制御装置50aおよび室外制御装置50b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5Aおよび室外機5Bの何れか一方にのみ制御装置を搭載し、室内機5Aおよび室外機5Bの各種機器を制御するようにしてもよい。   As described above, the indoor control device 50a and the outdoor control device 50b (FIG. 4) exchange information with each other via the communication cable 50c and control various devices of the indoor unit 5A and the outdoor unit 5B. Here, the indoor control device 50a and the outdoor control device 50b are collectively expressed as a control device 50. Actually, each of the indoor control device 50a and the outdoor control device 50b is constituted by a microcomputer. Note that a control device may be mounted on only one of the indoor unit 5A and the outdoor unit 5B, and various devices of the indoor unit 5A and the outdoor unit 5B may be controlled.

図5(B)は、制御装置50において、室内温度Taに基づいて圧縮機41の電動機1を制御する部分を示すブロック図である。制御装置50の演算回路52は、受信内容解析部52aと、室内温度取得部52bと、温度差算出部52cと、圧縮機制御部52dとを備える。これらは、例えば、演算回路52のCPU57に含まれる。   FIG. 5B is a block diagram illustrating a portion of the control device 50 that controls the electric motor 1 of the compressor 41 based on the indoor temperature Ta. The arithmetic circuit 52 of the control device 50 includes a reception content analysis unit 52a, an indoor temperature acquisition unit 52b, a temperature difference calculation unit 52c, and a compressor control unit 52d. These are included in the CPU 57 of the arithmetic circuit 52, for example.

受信内容解析部52aは、リモコン55から信号受信部56および入力回路51を経て入力された指示信号を解析する。受信内容解析部52aは、解析結果に基づき、例えば運転モードおよび設定温度Tsを、温度差算出部52cに出力する。室内温度取得部52bは、室内温度センサ54から入力回路51を経て入力された室内温度Taを取得し、温度差算出部52cに出力する。   The reception content analysis unit 52 a analyzes the instruction signal input from the remote controller 55 via the signal reception unit 56 and the input circuit 51. Based on the analysis result, the reception content analysis unit 52a outputs, for example, the operation mode and the set temperature Ts to the temperature difference calculation unit 52c. The room temperature acquisition unit 52b acquires the room temperature Ta input from the room temperature sensor 54 via the input circuit 51, and outputs it to the temperature difference calculation unit 52c.

温度差算出部52cは、室内温度取得部52bから入力された室内温度Taと、受信内容解析部52aから入力された設定温度Tsとの温度差ΔTを算出する。受信内容解析部52aから入力された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。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。温度差算出部52cは、算出した温度差ΔTを、圧縮機制御部52dに出力する。   The temperature difference calculation unit 52c calculates a temperature difference ΔT between the room temperature Ta input from the room temperature acquisition unit 52b and the set temperature Ts input from the received content analysis unit 52a. When the operation mode input from the received content analysis unit 52a is the heating operation, the temperature difference ΔT = Ts−Ta is calculated. When the operation mode is the cooling operation, the temperature difference ΔT = Ta−Ts is calculated. The temperature difference calculation unit 52c outputs the calculated temperature difference ΔT to the compressor control unit 52d.

圧縮機制御部52dは、温度差算出部52cから入力された温度差ΔTに基づいて、駆動装置100を制御し、これにより電動機1の回転数(すなわち圧縮機41の回転数)を制御する。   The compressor control unit 52d controls the drive device 100 based on the temperature difference ΔT input from the temperature difference calculation unit 52c, thereby controlling the rotational speed of the electric motor 1 (that is, the rotational speed of the compressor 41).

<駆動装置の構成>
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とを備えて構成される。コンバータ102には、交流(AC)電源である電源101から電力が供給される。
<Configuration of drive device>
Next, the drive device 100 that drives the electric motor 1 will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the driving device 100. The drive device 100 includes a converter 102 that rectifies the output of the power source 101, an inverter 103 that outputs an AC voltage to the coil 3 of the electric motor 1, a connection switching unit 60 that switches a connection state of the coil 3, and a control device 50. Configured. Power is supplied to the converter 102 from a power source 101 which is an alternating current (AC) power source.

電源101は、例えば200V(実効電圧)の交流電源である。コンバータ102は、整流回路であり、例えば280Vの直流(DC)電圧を出力する。コンバータ102から出力される電圧を、母線電圧と称する。インバータ103は、コンバータ102から母線電圧を供給され、電動機1のコイル3に線間電圧(電動機電圧とも称する)を出力する。インバータ103には、コイル3U,3V,3Wにそれぞれ接続された配線104,105,106が接続されている。   The power source 101 is an AC power source of 200 V (effective voltage), for example. The converter 102 is a rectifier circuit and outputs a direct current (DC) voltage of, for example, 280V. The voltage output from converter 102 is referred to as bus voltage. The inverter 103 is supplied with a bus voltage from the converter 102 and outputs a line voltage (also referred to as a motor voltage) to the coil 3 of the motor 1. Wirings 104, 105, 106 connected to the coils 3U, 3V, 3W, respectively, are connected to the inverter 103.

コイル3Uは、端子31U,32Uを有する。コイル3Vは、端子31V,32Vを有する。コイル3Wは、端子31W,32Wを有する。配線104は、コイル3Uの端子31Uに接続されている。配線105は、コイル3Vの端子31Vに接続されている。配線106は、コイル3Wの端子31Wに接続されている。   The coil 3U has terminals 31U and 32U. The coil 3V has terminals 31V and 32V. The coil 3W has terminals 31W and 32W. The wiring 104 is connected to the terminal 31U of the coil 3U. The wiring 105 is connected to the terminal 31V of the coil 3V. The wiring 106 is connected to the terminal 31W of the coil 3W.

結線切り替え部60は、スイッチ61,62,63を有する。スイッチ61は、コイル3Uの端子32Uを、配線105および中性点33の何れかに接続する。スイッチ62は、コイル3Vの端子32Vを、配線106および中性点33の何れかに接続する。スイッチ63は、コイル3Vの端子32Wを、配線104および中性点33の何れかに接続する。結線切り替え部60のスイッチ61,62,63は、ここではリレー接点で構成されている。但し、半導体スイッチで構成してもよい。   The connection switching unit 60 includes switches 61, 62, and 63. The switch 61 connects the terminal 32U of the coil 3U to either the wiring 105 or the neutral point 33. The switch 62 connects the terminal 32V of the coil 3V to either the wiring 106 or the neutral point 33. The switch 63 connects the terminal 32 </ b> W of the coil 3 </ b> V to either the wiring 104 or the neutral point 33. Here, the switches 61, 62, 63 of the connection switching unit 60 are constituted by relay contacts. However, you may comprise with a semiconductor switch.

制御装置50は、コンバータ102、インバータ103および結線切り替え部60を制御する。制御装置50の構成は、図5を参照して説明した通りである。制御装置50には、信号受信部56が受信したリモコン55からの運転指示信号と、室内温度センサ54が検出した室内温度とが入力される。制御装置50は、これらの入力情報に基づき、コンバータ102に電圧切り替え信号を出力し、インバータ103にインバータ駆動信号を出力し、結線切り替え部60に結線切り替え信号を出力する。   The control device 50 controls the converter 102, the inverter 103, and the connection switching unit 60. The configuration of the control device 50 is as described with reference to FIG. The controller 50 receives the operation instruction signal from the remote controller 55 received by the signal receiver 56 and the room temperature detected by the room temperature sensor 54. Based on the input information, control device 50 outputs a voltage switching signal to converter 102, outputs an inverter drive signal to inverter 103, and outputs a connection switching signal to connection switching unit 60.

図6に示した状態では、スイッチ61は、コイル3Uの端子32Uを中性点33に接続しており、スイッチ62は、コイル3Vの端子32Vを中性点33に接続しており、スイッチ63は、コイル3Wの端子32Wを中性点33に接続している。すなわち、コイル3U,3V,3Wの端子31U,31V,31Wはインバータ103に接続され、端子32U,32V,32Wは中性点33に接続されている。   In the state shown in FIG. 6, the switch 61 connects the terminal 32U of the coil 3U to the neutral point 33, the switch 62 connects the terminal 32V of the coil 3V to the neutral point 33, and the switch 63 Connects the terminal 32W of the coil 3W to the neutral point 33. That is, the terminals 31U, 31V, 31W of the coils 3U, 3V, 3W are connected to the inverter 103, and the terminals 32U, 32V, 32W are connected to the neutral point 33.

図7は、駆動装置100において、結線切り替え部60のスイッチ61,62,63が切り替えられた状態を示すブロック図である。図7に示した状態では、スイッチ61は、コイル3Uの端子32Uを配線105に接続しており、スイッチ62は、コイル3Vの端子32Vを配線106に接続しており、スイッチ63は、コイル3Wの端子32Wを配線104に接続している。   FIG. 7 is a block diagram illustrating a state in which the switches 61, 62, and 63 of the connection switching unit 60 are switched in the driving device 100. In the state shown in FIG. 7, the switch 61 connects the terminal 32U of the coil 3U to the wiring 105, the switch 62 connects the terminal 32V of the coil 3V to the wiring 106, and the switch 63 is connected to the coil 3W. Terminal 32 </ b> W is connected to the wiring 104.

図8(A)は、スイッチ61,62,63が図6に示した状態にあるときのコイル3U,3V,3Wの結線状態を示す模式図である。コイル3U、3V,3Wは、それぞれ端子32U,32V,32Wにおいて中性点33に接続されている。そのため、コイル3U、3V,3Wの結線状態は、Y結線(スター結線)となる。   FIG. 8A is a schematic diagram illustrating a connection state of the coils 3U, 3V, and 3W when the switches 61, 62, and 63 are in the state illustrated in FIG. Coils 3U, 3V, and 3W are connected to neutral point 33 at terminals 32U, 32V, and 32W, respectively. For this reason, the connection state of the coils 3U, 3V, and 3W is the Y connection (star connection).

図8(B)は、スイッチ61,62,63が図7に示した状態にあるときのコイル3U,3V,3Wの結線状態を示す模式図である。コイル3Uの端子32Uは、配線105(図7)を介してコイル3Vの端子31Vに接続される。コイル3Vの端子32Vは、配線106(図7)を介してコイル3Wの端子31Wに接続される。コイル3Wの端子32Wは、配線104(図7)を介してコイル3Uの端子31Uに接続される。そのため、コイル3U、3V,3Wの結線状態は、デルタ結線(三角結線)となる。   FIG. 8B is a schematic diagram illustrating a connection state of the coils 3U, 3V, and 3W when the switches 61, 62, and 63 are in the state illustrated in FIG. The terminal 32U of the coil 3U is connected to the terminal 31V of the coil 3V via the wiring 105 (FIG. 7). The terminal 32V of the coil 3V is connected to the terminal 31W of the coil 3W via the wiring 106 (FIG. 7). The terminal 32W of the coil 3W is connected to the terminal 31U of the coil 3U via the wiring 104 (FIG. 7). Therefore, the connection state of the coils 3U, 3V, 3W is a delta connection (triangular connection).

このように、結線切り替え部60は、スイッチ61,62,63の切り替えにより、電動機1のコイル3U,3V,3Wの結線状態を、Y結線(第1の結線状態)およびデルタ結線(第2の結線状態)との間で切り替えることができる。   As described above, the connection switching unit 60 switches the switches 61, 62, and 63 to change the connection state of the coils 3U, 3V, and 3W of the electric motor 1 from the Y connection (first connection state) and the delta connection (second connection). (Connection state) can be switched.

図9は、コイル3U,3V,3Wのそれぞれのコイル部分を示す模式図である。上述したように、電動機1は、9つのティース部12(図1)を有しており、コイル3U,3V,3Wはそれぞれ3つのティース部12に巻かれている。すなわち、コイル3Uは、3つのティース部12に巻かれたU相のコイル部分Ua,Ub,Ucを直列に接続したものである。同様に、コイル3Vは、3つのティース部12に巻かれたV相のコイル部分Va,Vb,Vcを直列に接続したものである。また、コイル3Wは、3つのティース部12に巻かれたW相のコイル部分Wa,Wb,Wcを直列に接続したものである。   FIG. 9 is a schematic diagram showing the coil portions of the coils 3U, 3V, and 3W. As described above, the electric motor 1 has nine tooth portions 12 (FIG. 1), and the coils 3U, 3V, and 3W are wound around the three tooth portions 12, respectively. That is, the coil 3U is obtained by connecting U-phase coil portions Ua, Ub, Uc wound around three teeth portions 12 in series. Similarly, the coil 3V is formed by connecting V-phase coil portions Va, Vb, and Vc wound around three teeth portions 12 in series. The coil 3W is formed by connecting W-phase coil portions Wa, Wb, Wc wound around three tooth portions 12 in series.

<空気調和機の動作>
図10〜12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。
<Operation of air conditioner>
10 to 12 are flowcharts showing the basic operation of the air conditioner 5. The control device 50 of the air conditioner 5 starts operation by receiving the activation signal from the remote controller 55 by the signal receiving unit 56 (step S101). Here, the CPU 57 of the control device 50 is activated. As will be described later, since the air conditioner 5 has been completed by switching the connection state of the coil 3 to the delta connection at the end of the previous time, the connection state of the coil 3 becomes the delta connection at the start of operation (at the time of activation). ing.

次に、制御装置50は、空気調和機5の起動処理を行う(ステップS102)。具体的には、例えば、室内送風ファン47および室外送風ファン46の各ファンモータを駆動する。   Next, the control apparatus 50 performs the starting process of the air conditioner 5 (step S102). Specifically, for example, the fan motors of the indoor fan 47 and the outdoor fan 46 are driven.

次に、制御装置50は、コンバータ102に電圧切り替え信号を出力し、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(ステップS103)。コンバータ102の母線電圧は、インバータ103から電動機1に印加される最大電圧である。   Next, control device 50 outputs a voltage switching signal to converter 102, and boosts the bus voltage of converter 102 to a bus voltage (eg, 390 V) corresponding to the delta connection (step S103). The bus voltage of the converter 102 is the maximum voltage applied from the inverter 103 to the electric motor 1.

次に、制御装置50は、電動機1を起動する(ステップS104)。これにより、電動機1は、コイル3の結線状態がデルタ結線で起動される。また、制御装置50は、インバータ103の出力電圧を制御して、電動機1の回転数を制御する。   Next, the control apparatus 50 starts the electric motor 1 (step S104). Thereby, as for the electric motor 1, the connection state of the coil 3 is started by the delta connection. Further, the control device 50 controls the output voltage of the inverter 103 to control the rotation speed of the electric motor 1.

具体的には、制御装置50は、温度差ΔTに応じて、電動機1の回転数を予め定められた速度で段階的に上昇させる。電動機1の回転速度の許容最大回転数は、例えば130rpsである。これにより、圧縮機41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。   Specifically, control device 50 increases the rotational speed of electric motor 1 stepwise at a predetermined speed in accordance with temperature difference ΔT. The allowable maximum number of rotations of the rotation speed of the electric motor 1 is, for example, 130 rps. Thereby, the refrigerant | coolant circulation amount by the compressor 41 is increased, the cooling capability is improved in the cooling operation, and the heating capability is increased in the heating operation.

また、空調効果により室内温度Taが設定温度Ts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50は、温度差ΔTに応じて電動機1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(但し0より大)まで減少すると、制御装置50は、電動機1を許容最小回転数(例えば20rps)で運転する。   Further, when the room temperature Ta approaches the set temperature Ts due to the air conditioning effect and the temperature difference ΔT shows a decreasing tendency, the control device 50 decreases the rotation speed of the electric motor 1 according to the temperature difference ΔT. When the temperature difference ΔT decreases to a predetermined near-zero temperature (however, greater than 0), the control device 50 operates the electric motor 1 at an allowable minimum rotational speed (for example, 20 rps).

また、室内温度Taが設定温度Ts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50は、過冷房(または過暖房)防止のために電動機1の回転を停止する。これにより、圧縮機41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50は電動機1の回転を再開する。なお、制御装置50は、電動機1の回転と停止を短時間で繰り返さないように、電動機1の短時間での回転再開を規制する。   When the room temperature Ta reaches the set temperature Ts (that is, when the temperature difference ΔT is 0 or less), the control device 50 stops the rotation of the electric motor 1 to prevent overcooling (or overheating). To do. As a result, the compressor 41 is stopped. When the temperature difference ΔT becomes larger than 0 again, the control device 50 restarts the rotation of the electric motor 1. Note that the control device 50 regulates the resumption of rotation of the electric motor 1 in a short time so as not to repeat the rotation and stop of the electric motor 1 in a short time.

また、電動機1の回転数が予め設定した回転数に達すると、インバータ103が弱め界磁制御を開始する。弱め界磁制御については、図15〜30を参照して後述する。   Moreover, when the rotation speed of the electric motor 1 reaches a preset rotation speed, the inverter 103 starts field weakening control. The field weakening control will be described later with reference to FIGS.

制御装置50は、リモコン55から信号受信部56を介して運転停止信号(空気調和機5の運転停止信号)を受信したか否かを判断する(ステップS105)。運転停止信号を受信していない場合には、ステップS106に進む。一方、運転停止信号を受信した場合には、制御装置50は、ステップS109に進む。   The control device 50 determines whether or not an operation stop signal (operation stop signal for the air conditioner 5) is received from the remote controller 55 via the signal receiving unit 56 (step S105). If the operation stop signal has not been received, the process proceeds to step S106. On the other hand, when the operation stop signal is received, the control device 50 proceeds to step S109.

制御装置50は、室内温度センサ54で検出した室内温度Taと、リモコン55により設定された設定温度Tsとの温度差ΔTを取得し(ステップS106)、この温度差ΔTに基づき、コイル3のデルタ結線からY結線への切り替えの要否を判断する。すなわち、コイル3の結線状態がデルタ結線であって、なお且つ、上記の温度差ΔTの絶対値が閾値ΔTr以下か否かを判断する(ステップS107)。閾値ΔTrは、Y結線に切り替え可能な程度に小さい空調負荷(単に「負荷」とも称する)に相当する温度差である。   The control device 50 acquires a temperature difference ΔT between the room temperature Ta detected by the room temperature sensor 54 and the set temperature Ts set by the remote controller 55 (step S106), and based on this temperature difference ΔT, the delta of the coil 3 is obtained. It is determined whether or not switching from the connection to the Y connection is necessary. That is, it is determined whether the connection state of the coil 3 is a delta connection and the absolute value of the temperature difference ΔT is equal to or less than the threshold value ΔTr (step S107). The threshold value ΔTr is a temperature difference corresponding to an air conditioning load that is small enough to be switched to Y connection (also simply referred to as “load”).

上記の通り、ΔTは、運転モードが暖房運転の場合にはΔT=Ts−Taで表され、冷房運転の場合にはΔT=Ta−Tsで表されるため、ここではΔTの絶対値と閾値ΔTrとを比較してY結線への切り替えの要否を判断している。   As described above, ΔT is represented by ΔT = Ts−Ta when the operation mode is the heating operation, and ΔT = Ta−Ts when the operation mode is the cooling operation. It is determined whether or not it is necessary to switch to Y connection by comparing ΔTr.

ステップS107での比較の結果、コイル3の結線状態がデルタ結線で、且つ、温度差ΔTの絶対値が閾値ΔTr以下であれば、ステップS121(図11)に進む。   As a result of the comparison in step S107, if the connection state of the coil 3 is delta connection and the absolute value of the temperature difference ΔT is equal to or less than the threshold value ΔTr, the process proceeds to step S121 (FIG. 11).

図11に示すように、ステップS121では、制御装置50は、インバータ103に停止信号を出力し、電動機1の回転を停止する。その後、制御装置50は、結線切り替え部60に結線切り替え信号を出力し、コイル3の結線状態をデルタ結線からY結線に切り替える(ステップS122)。続いて、制御装置50は、コンバータ102に電圧切り替え信号を出力し、コンバータ102の母線電圧をY結線に対応した電圧(280V)に降圧し(ステップS123)、電動機1の回転を再開する(ステップS124)。その後、上述したステップS105(図10)に戻る。   As shown in FIG. 11, in step S <b> 121, control device 50 outputs a stop signal to inverter 103 to stop rotation of electric motor 1. Thereafter, the control device 50 outputs a connection switching signal to the connection switching unit 60, and switches the connection state of the coil 3 from the delta connection to the Y connection (step S122). Subsequently, control device 50 outputs a voltage switching signal to converter 102, reduces the bus voltage of converter 102 to a voltage (280 V) corresponding to the Y connection (step S123), and restarts rotation of electric motor 1 (step S123). S124). Then, it returns to step S105 (FIG. 10) mentioned above.

上記ステップS107での比較の結果、コイル3の結線状態がデルタ結線でない場合(Y結線である場合)、あるいは、温度差ΔTの絶対値が閾値ΔTrより大きい場合(すなわちY結線に切り替える必要がない場合)には、ステップS108に進む。   As a result of the comparison in step S107, when the connection state of the coil 3 is not delta connection (Y connection), or when the absolute value of the temperature difference ΔT is larger than the threshold value ΔTr (that is, there is no need to switch to Y connection). In the case), the process proceeds to step S108.

ステップS108では、Y結線からデルタ結線への切り替えの要否を判断する。すなわち、コイル3の結線状態がY結線であって、なお且つ、上記の温度差ΔTの絶対値が閾値ΔTrより大きいか否かを判断する。   In step S108, it is determined whether or not switching from the Y connection to the delta connection is necessary. That is, it is determined whether or not the connection state of the coil 3 is the Y connection and the absolute value of the temperature difference ΔT is larger than the threshold value ΔTr.

ステップS108での比較の結果、コイル3の結線状態がY結線で、且つ、温度差ΔTの絶対値が閾値ΔTrより大きければ、ステップS131(図12)に進む。   As a result of the comparison in step S108, if the connection state of the coil 3 is Y-connection and the absolute value of the temperature difference ΔT is larger than the threshold value ΔTr, the process proceeds to step S131 (FIG. 12).

図12に示すように、ステップS131では、制御装置50は、電動機1の回転を停止する。その後、制御装置50は、結線切り替え部60に結線切り替え信号を出力し、コイル3の結線状態をY結線からデルタ結線に切り替える(ステップS132)。続いて、制御装置50は、コンバータ102に電圧切り替え信号を出力し、コンバータ102の母線電圧をデルタ結線に対応した電圧(390V)に昇圧し(ステップS133)、電動機1の回転を再開する(ステップS134)。   As shown in FIG. 12, in step S131, the control device 50 stops the rotation of the electric motor 1. Thereafter, the control device 50 outputs a connection switching signal to the connection switching unit 60, and switches the connection state of the coil 3 from the Y connection to the delta connection (step S132). Subsequently, control device 50 outputs a voltage switching signal to converter 102, boosts the bus voltage of converter 102 to a voltage (390 V) corresponding to the delta connection (step S133), and restarts rotation of electric motor 1 (step S133). S134).

デルタ結線の場合、Y結線と比べて、電動機1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。その後、上述したステップS105(図10)に戻る。   In the case of the delta connection, the electric motor 1 can be driven to a higher rotational speed than the Y connection, so that a larger load can be handled. Therefore, the temperature difference ΔT between the room temperature and the set temperature can be converged in a short time. Then, it returns to step S105 (FIG. 10) mentioned above.

上記ステップS108での比較の結果、コイル3の結線状態がY結線でない場合(デルタ結線である場合)、あるいは、温度差ΔTの絶対値が閾値ΔTr以下である場合(すなわちデルタ結線に切り替える必要がない場合)には、ステップS105に戻る。   As a result of the comparison in step S108, when the connection state of the coil 3 is not the Y connection (when the delta connection is used), or when the absolute value of the temperature difference ΔT is equal to or less than the threshold value ΔTr (that is, it is necessary to switch to the delta connection). If not, the process returns to step S105.

上記のステップS105で運転停止信号を受信した場合には、電動機1の回転を停止する(ステップS109)。その後、制御装置50は、コイル3の結線状態をY結線からデルタ結線に切り替える(ステップS110)。コイル3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。なお、図10では省略するが、ステップS106〜S108の間においても、運転停止信号を受信した場合には、ステップS109に進んで電動機1の回転を停止する。   When the operation stop signal is received in the above step S105, the rotation of the electric motor 1 is stopped (step S109). Thereafter, the control device 50 switches the connection state of the coil 3 from the Y connection to the delta connection (step S110). When the connection state of the coil 3 is already a delta connection, the connection state is maintained. Although omitted in FIG. 10, also during steps S106 to S108, when the operation stop signal is received, the process proceeds to step S109 and the rotation of the electric motor 1 is stopped.

その後、制御装置50は、空気調和機5の停止処理を行う(ステップS111)。具体的には、室内送風ファン47および室外送風ファン46の各ファンモータを停止する。その後、制御装置50のCPU57が停止し、空気調和機5の運転が終了する。   Then, the control apparatus 50 performs the stop process of the air conditioner 5 (step S111). Specifically, the fan motors of the indoor fan 47 and the outdoor fan 46 are stopped. Then, CPU57 of the control apparatus 50 stops and the driving | operation of the air conditioner 5 is complete | finished.

以上のように、室内温度Taと設定温度Tsとの温度差ΔTの絶対値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Y結線で電動機1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の絶対値が閾値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1を運転する。そのため、空気調和機5の運転効率を向上することができる。   As described above, when the absolute value of the temperature difference ΔT between the room temperature Ta and the set temperature Ts is relatively small (that is, when the absolute value is equal to or less than the threshold value ΔTr), the electric motor 1 is operated with a highly efficient Y connection. When it is necessary to cope with a larger load, that is, when the absolute value of the temperature difference ΔT is larger than the threshold value ΔTr, the electric motor 1 is operated with a delta connection capable of accommodating a larger load. Therefore, the operation efficiency of the air conditioner 5 can be improved.

なお、Y結線からデルタ結線への切り替え動作(図12)において、図13(A)に示すように、電動機1の回転を停止するステップS131の前に、電動機1の回転数を検出し(ステップS135)、検出した回転数が閾値(回転数の基準値)以上か否かを判断してもよい(ステップS136)。電動機1の回転数は、インバータ103の出力電流の周波数として検出される。   In the switching operation from the Y connection to the delta connection (FIG. 12), as shown in FIG. 13 (A), the rotation speed of the motor 1 is detected before step S131 for stopping the rotation of the motor 1 (step S131). In S135, it may be determined whether or not the detected rotation speed is equal to or greater than a threshold value (reference value for rotation speed) (step S136). The rotation speed of the electric motor 1 is detected as the frequency of the output current of the inverter 103.

ステップS136では、電動機1の回転数の閾値として、例えば、後述する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1の回転数が閾値以上であれば、電動機1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(ステップS131,S132,S133)。電動機1の回転数が閾値未満であれば、図10のステップS105に戻る。   In step S136, for example, a rotation speed of 35 rps corresponding to a heating intermediate condition described later and a rotation speed of 85 rps corresponding to a heating rated condition are used as the rotation speed threshold of the electric motor 1. If the rotation speed of the electric motor 1 is equal to or greater than the threshold value, the rotation of the electric motor 1 is stopped, switching to the delta connection is performed, and the bus voltage of the converter 102 is increased (steps S131, S132, S133). If the rotation speed of the electric motor 1 is less than the threshold value, the process returns to step S105 in FIG.

このように温度差ΔTに基づく結線切り替え要否の判断(ステップS108)に加えて、電動機1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、結線切り替えが頻繁に繰り返されることを確実に抑制することができる。   In this way, in addition to determining whether connection switching is necessary based on the temperature difference ΔT (step S108), by determining whether connection switching is necessary based on the number of rotations of the motor 1, the connection switching is frequently repeated. It can be surely suppressed.

また、図13(B)に示すように、電動機1の回転を停止するステップS131の前に、インバータ103の出力電圧を検出し(ステップS137)、検出した出力電圧が閾値(出力電圧の基準値)以上か否かを判断してもよい(ステップS138)。   As shown in FIG. 13B, the output voltage of the inverter 103 is detected before step S131 for stopping the rotation of the electric motor 1 (step S137), and the detected output voltage is a threshold value (reference value of the output voltage). It may be determined whether or not the above is satisfied (step S138).

図13(A)および(B)には、Y結線からデルタ結線への切り替え動作を示したが、デルタ結線からY結線への切り替え時に、電動機1の回転数またはインバータ103の出力電圧に基づく判断を行ってもよい。   FIGS. 13A and 13B show the switching operation from the Y connection to the delta connection. At the time of switching from the delta connection to the Y connection, determination based on the rotation speed of the electric motor 1 or the output voltage of the inverter 103 is performed. May be performed.

図14は、空気調和機5の動作の一例を示すタイミングチャートである。図14には、空気調和機5の運転状態、並びに室外送風ファン46および電動機1(圧縮機41)の駆動状態を示している。室外送風ファン46は、空気調和機5の電動機1以外の構成要素の一例として示している。   FIG. 14 is a timing chart showing an example of the operation of the air conditioner 5. FIG. 14 shows the operating state of the air conditioner 5 and the driving state of the outdoor blower fan 46 and the electric motor 1 (compressor 41). The outdoor blower fan 46 is shown as an example of a component other than the electric motor 1 of the air conditioner 5.

信号受信部56がリモコン55から運転起動信号(ON指令)を受信することにより、CPU57が起動し、空気調和機5が起動状態(ON状態)となる。空気調和機5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46のファンモータが回転を開始する。時間t0は、室内機5Aと室外機5Bとの間の通信による遅延時間である。   When the signal receiving unit 56 receives an operation activation signal (ON command) from the remote controller 55, the CPU 57 is activated and the air conditioner 5 is activated (ON state). When the air conditioner 5 is activated, the fan motor of the outdoor fan 46 starts rotating after the time t0 has elapsed. The time t0 is a delay time due to communication between the indoor unit 5A and the outdoor unit 5B.

空気調和機5の起動後、時間t1が経過した後に、デルタ結線による電動機1の回転が開始される。時間t1は、室外送風ファン46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1の回転開始前に室外送風ファン46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。   After the start of the air conditioner 5, after the time t1 has elapsed, the rotation of the electric motor 1 by delta connection is started. Time t1 is a waiting time until the rotation of the fan motor of the outdoor fan 46 is stabilized. By rotating the outdoor blower fan 46 before the rotation of the electric motor 1 is started, the temperature of the refrigeration cycle is prevented from rising more than necessary.

図14の例では、デルタ結線からY結線への切り替えが行われ、さらにY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55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1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。   In the example of FIG. 14, switching from the delta connection to the Y connection is performed, and after switching from the Y connection to the delta connection, an operation stop signal (OFF command) is received from the remote controller 55. The time t2 required for switching the connection is a waiting time required for restarting the electric motor 1, and is set to a time required until the refrigerant pressure in the refrigeration cycle becomes substantially equal.

リモコン55から運転停止信号を受信すると、電動機1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46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、CPU57が停止し、空気調和機5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。   When the operation stop signal is received from the remote controller 55, the rotation of the electric motor 1 is stopped, and then the rotation of the fan motor of the outdoor fan 46 is stopped after the time t3 has elapsed. Time t3 is a waiting time necessary for sufficiently reducing the temperature of the refrigeration cycle. Thereafter, after time t4 has elapsed, the CPU 57 stops and the air conditioner 5 enters an operation stop state (OFF state). Time t4 is a waiting time set in advance.

<温度検出に基づく結線切り替えについて>
以上の空気調和機5の動作において、コイル3の結線状態の切り替え要否の判断(ステップS107,S108)は、例えば、電動機1の回転速度、またはインバータ出力電圧に基づいて判断することもできる。但し、電動機1の回転速度は短い時間で変動する可能性があるため、回転速度が閾値以下(または閾値以上)である状態が一定時間継続するか否かを判断する必要がある。インバータ出力電圧についても同様である。
<About connection switching based on temperature detection>
In the operation of the air conditioner 5 described above, whether or not the connection state of the coil 3 needs to be switched (steps S107 and S108) can be determined based on, for example, the rotational speed of the electric motor 1 or the inverter output voltage. However, since the rotational speed of the electric motor 1 may fluctuate in a short time, it is necessary to determine whether or not the state where the rotational speed is equal to or lower than the threshold value (or higher than the threshold value) continues for a certain time. The same applies to the inverter output voltage.

特に、リモコン55による設定温度が大きく変更された場合、あるいは、部屋の窓を開けたこと等によって空気調和機5の負荷が急激に変化した場合には、コイル3の結線状態の切り替え要否の判断に時間を要すると、負荷変動に対する圧縮機41の運転状態の対応が遅れる。その結果、空気調和機5による快適性が低下する可能性がある。   In particular, when the set temperature by the remote controller 55 is greatly changed, or when the load of the air conditioner 5 is suddenly changed by opening a window of the room or the like, it is necessary to switch the connection state of the coil 3. If time is required for the determination, the response of the operation state of the compressor 41 to the load fluctuation is delayed. As a result, the comfort of the air conditioner 5 may be reduced.

これに対し、この実施の形態では、室内温度センサ54で検出した室内温度Taと設定温度Tsとの温度差ΔT(絶対値)を閾値と比較している。温度は短い時間での変動が少ないため、温度差ΔTの検出および閾値との比較を継続する必要がなく、結線切り替え要否の判断を短い時間で行うことができる。そのため、圧縮機41の運転状態を負荷変動に迅速に対応させ、空気調和機5による快適性を向上することができる。   On the other hand, in this embodiment, the temperature difference ΔT (absolute value) between the room temperature Ta detected by the room temperature sensor 54 and the set temperature Ts is compared with a threshold value. Since the temperature hardly fluctuates in a short time, it is not necessary to continue the detection of the temperature difference ΔT and the comparison with the threshold value, and it is possible to determine whether connection switching is necessary in a short time. Therefore, the operation state of the compressor 41 can be made to respond quickly to load fluctuations, and the comfort of the air conditioner 5 can be improved.

なお、上記の空気調和機5の動作では、デルタ結線からY結線への切り替え要否の判断(ステップS107)と、Y結線からデルタ結線への切り替え要否の判断(ステップS108)とを続けて行っているが、デルタ結線からY結線への切り替えが行われるのは、空調負荷が低下している(室内温度が設定温度に接近している)場合であり、その後に空調負荷が急に増加する可能性は低いため、結線の切り替えが頻繁に行われるという事態は生じにくい。   In the operation of the air conditioner 5 described above, the determination of whether or not to switch from the delta connection to the Y connection (step S107) and the determination of whether or not to switch from the Y connection to the delta connection (step S108) are continued. However, switching from the delta connection to the Y connection is performed when the air conditioning load is low (the room temperature is approaching the set temperature), and then the air conditioning load suddenly increases. Therefore, it is unlikely that the connection is frequently switched.

また、上記の空気調和機5の動作では、コイル3の結線状態の切り替え(ステップS122,S132)を、電動機1の回転を停止した状態(すなわちインバータ103の出力を停止した状態)で行っている。電動機1への電力供給を続けながらコイル3の結線状態を切り替えることも可能であるが、結線切り替え部60のスイッチ61,62,63(図6)を構成するリレー接点の信頼性の観点から、電動機1への電力供給を停止した状態で切り替えを行うことが望ましい。   In the operation of the air conditioner 5 described above, the connection state of the coil 3 is switched (steps S122 and S132) in a state where the rotation of the electric motor 1 is stopped (that is, a state where the output of the inverter 103 is stopped). . Although it is possible to switch the connection state of the coil 3 while continuing to supply power to the electric motor 1, from the viewpoint of the reliability of the relay contacts constituting the switches 61, 62, 63 (FIG. 6) of the connection switching unit 60, It is desirable to perform switching in a state where power supply to the electric motor 1 is stopped.

なお、電動機1の回転数を十分に低下させた状態でコイル3の結線状態の切り替えを行い、その後に元の回転数に戻すことも可能である。   It is also possible to switch the connection state of the coil 3 in a state where the rotational speed of the electric motor 1 is sufficiently reduced, and then return to the original rotational speed.

また、ここでは結線切り替え部60のスイッチ61,62,63をリレー接点で構成しているが、半導体スイッチで構成した場合には、コイル3の結線状態の切り替え時に電動機1の回転を停止する必要はない。   Here, the switches 61, 62, and 63 of the connection switching unit 60 are configured by relay contacts. However, when configured by a semiconductor switch, it is necessary to stop the rotation of the electric motor 1 when the connection state of the coil 3 is switched. There is no.

また、室内温度Taと設定温度Tsとの温度差ΔT(絶対値)が閾値ΔTr以下となる状態が複数回(予め設定した回数)繰り返された場合に、コイル3の結線状態を切り替えてもよい。このようにすれば、小さな温度変化によって結線切り替えが繰り返されることを抑制することができる。   Further, when the state in which the temperature difference ΔT (absolute value) between the room temperature Ta and the set temperature Ts is not more than the threshold value ΔTr is repeated a plurality of times (a preset number of times), the connection state of the coil 3 may be switched. . If it does in this way, it can suppress that connection switching is repeated by a small temperature change.

なお、上記の通り、室内温度と設定温度との温度差ΔTが0以下(ΔT≦0)になると、制御装置50は過冷房(または過暖房)防止のために電動機1の回転を停止するが、このタイミングでコイル3の結線状態をデルタ結線からY結線に切り替えてもよい。具体的には、上述したステップS107で温度差ΔTが0以下か否かを判断するようにし、温度差ΔTが0以下の場合には電動機1の回転を停止してコイル3の結線状態をY結線に切り替えるようにすればよい。   As described above, when the temperature difference ΔT between the room temperature and the set temperature becomes 0 or less (ΔT ≦ 0), the control device 50 stops the rotation of the electric motor 1 to prevent overcooling (or overheating). The connection state of the coil 3 may be switched from the delta connection to the Y connection at this timing. Specifically, in step S107 described above, it is determined whether or not the temperature difference ΔT is 0 or less. If the temperature difference ΔT is 0 or less, the rotation of the motor 1 is stopped and the connection state of the coil 3 is changed to Y. What is necessary is just to switch to a connection.

また、上記の空気調和機5の動作では、Y結線からデルタ結線への切り替え時に、コンバータ102の母線電圧を昇圧しているため、電動機1により高いトルクを発生することができる。そのため、室内温度と設定温度との差ΔTを、より短時間で収束させることができる。コンバータ102の母線電圧の昇圧については、後述する。   In the operation of the air conditioner 5 described above, since the bus voltage of the converter 102 is boosted when switching from the Y connection to the delta connection, a high torque can be generated by the electric motor 1. Therefore, the difference ΔT between the room temperature and the set temperature can be converged in a shorter time. The boosting of the bus voltage of converter 102 will be described later.

<起動時の結線状態について>
上記の通り、実施の形態1の空気調和機5は、運転起動信号を受信して電動機1を起動する際には、コイル3の結線状態をデルタ結線として制御を開始する。また、空気調和機5の運転停止時には、コイル3の結線状態はデルタ結線に切り替えられる。
<About the connection status at startup>
As described above, when the air conditioner 5 according to Embodiment 1 receives the operation start signal and starts the electric motor 1, the air conditioner 5 starts control with the connection state of the coil 3 as the delta connection. Further, when the operation of the air conditioner 5 is stopped, the connection state of the coil 3 is switched to the delta connection.

空気調和機5の運転開始時は空調負荷の正確な検出が困難である。特に、空気調和機5の運転開始時には、室内温度と設定温度との差が大きく、空調負荷が大きいのが一般的である。そこで、この実施の形態1では、コイル3の結線状態を、より大きい負荷に対応可能な(すなわち、より高回転数まで回転可能な)デルタ結線とした状態で、電動機1を起動している。これにより、空気調和機5の運転開始時に、室内温度Taと設定温度Tsとの差ΔTを、より短時間で収束させることができる。   When the operation of the air conditioner 5 is started, it is difficult to accurately detect the air conditioning load. In particular, when the operation of the air conditioner 5 is started, the difference between the room temperature and the set temperature is generally large and the air conditioning load is generally large. Therefore, in the first embodiment, the electric motor 1 is activated in a state where the connection state of the coil 3 is a delta connection that can cope with a larger load (that is, can rotate to a higher rotational speed). Thereby, at the start of operation of the air conditioner 5, the difference ΔT between the room temperature Ta and the set temperature Ts can be converged in a shorter time.

また、空気調和機5を長期間停止し、停止中に結線切り替え部60に異常(例えば、スイッチ61〜63のリレーが貼りついて動作しなくなる等)が発生した場合にも、空気調和機5の運転停止前にY結線からデルタ結線への切り替えが行われているため、デルタ結線で電動機1を起動することができる。そのため、空気調和機5の能力の低下を防ぐことができ、快適性を損なうことはない。   In addition, when the air conditioner 5 is stopped for a long period of time and an abnormality occurs in the connection switching unit 60 during the stop (for example, the relays of the switches 61 to 63 are stuck and do not operate), the air conditioner 5 Since the switching from the Y connection to the delta connection is performed before the operation is stopped, the electric motor 1 can be started by the delta connection. For this reason, it is possible to prevent the performance of the air conditioner 5 from being lowered, and the comfort is not impaired.

なお、コイル3の結線状態をデルタ結線として電動機1を起動し、Y結線への切り替えを行わない場合には、コイルの結線状態が常にデルタ結線である(結線切り替え機能を有さない)一般的な電動機と同等の電動機効率を得ることができる。   In addition, when the motor 1 is started with the connection state of the coil 3 as the delta connection and the switching to the Y connection is not performed, the connection state of the coil is always the delta connection (no connection switching function) Motor efficiency equivalent to that of a simple motor can be obtained.

<電動機効率および電動機トルク>
次に、電動機効率および電動機トルクの改善について説明する。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排出削減が義務づけられている。技術の進歩により、圧縮機の圧縮効率、圧縮機の電動機の運転効率、および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)およびCO排出量も低減している。
<Motor efficiency and motor torque>
Next, improvements in motor efficiency and motor torque will be described. In general, home air conditioners are regulated by the Energy Conservation Law, and CO 2 emission reduction is obligated from the viewpoint of the global environment. Advances in technology have improved the compression efficiency of the compressor, the operating efficiency of the motor of the compressor, the heat transfer rate of the heat exchanger, etc., and the energy consumption efficiency COP (Coefficient of Performance) of the air conditioner has improved year by year. Running costs (power consumption) and CO 2 emissions are also reduced.

COPは、ある一定の温度条件で運転した場合の性能を評価するものであり、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、空気調和機の実際の使用時には、外気温度の変化により、冷房または暖房に必要な能力および消費電力が変化する。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 Factor:通年エネルギー消費効率)が省エネルギーの指標として用いられている。   The COP evaluates the performance when operated under a certain temperature condition, and does not take into account the operating condition of the air conditioner according to the season. However, during actual use of the air conditioner, the capacity and power consumption required for cooling or heating change due to changes in the outside air temperature. Therefore, in order to evaluate in a state close to actual use, a certain model case is determined, the total load and the total power consumption throughout the year are calculated, and the APF (Annual Performance Factor) for obtaining the efficiency is It is used as an index for energy saving.

特に、現在の主流であるインバータ電動機では、圧縮機の回転数によって能力が変化するため、定格条件だけで実際の使用に近い評価を行うには課題がある。   In particular, the current mainstream inverter motor has a problem in performing an evaluation close to actual use only under rated conditions because the capacity varies depending on the rotation speed of the compressor.

家庭用の空気調和機のAPFは、冷房定格、冷房中間、暖房定格、暖房中間および暖房低温の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。この値が大きいほど省エネルギー性が高いと評価される。   The APF of a home air conditioner calculates the amount of power consumption according to the annual total load at five evaluation points of cooling rating, cooling middle, heating rating, heating middle, and heating low temperature. The larger this value, the higher the energy saving performance.

年間の総合負荷の内訳としては、暖房中間条件の比率が非常に大きく(50%)、次に暖房定格条件の比率が大きい(25%)。そのため、暖房中間条件と暖房定格条件において電動機効率を向上させることが、空気調和機の省エネルギー性の向上に有効である。   As a breakdown of annual total load, the ratio of heating intermediate conditions is very large (50%), and then the ratio of heating rated conditions is large (25%). Therefore, improving the motor efficiency in the heating intermediate condition and the heating rated condition is effective for improving the energy saving performance of the air conditioner.

APFの評価負荷条件における圧縮機の電動機の回転数は、空気調和機の能力および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おいては、暖房中間条件での回転数N1(第1の回転数)が35rpsであり、暖房定格条件での回転数N2(第2の回転数)が85rpsである。   The rotation speed of the compressor motor under the APF evaluation load condition varies depending on the capacity of the air conditioner and the performance of the heat exchanger. For example, in a home air conditioner having a refrigeration capacity of 6.3 kW, the rotation speed N1 (first rotation speed) under the heating intermediate condition is 35 rps, and the rotation speed N2 (second rotation) under the heating rated condition Number) is 85 rps.

この実施の形態の電動機1は、暖房中間条件に相当する回転数N1および暖房定格条件に相当する回転数N2において、高い電動機効率および電動機トルクを得ることを目的としている。すなわち、性能改善の対象となる2つの負荷条件のうち、低速側の回転数がN1であり、高速側の回転数がN2である。   The electric motor 1 of this embodiment is intended to obtain high electric motor efficiency and electric motor torque at the rotational speed N1 corresponding to the heating intermediate condition and the rotational speed N2 corresponding to the heating rated condition. That is, of the two load conditions that are targets for performance improvement, the low-speed rotation speed is N1, and the high-speed rotation speed is N2.

ロータ20に永久磁石25を搭載した電動機1では、ロータ20が回転すると、永久磁石25の磁束がステータ10のコイル3に鎖交し、コイル3に誘起電圧が発生する。誘起電圧は、ロータ20の回転数(回転速度)に比例し、また、コイル3の巻き数にも比例する。電動機1の回転数が大きく、コイル3の巻き数が多いほど、誘起電圧は大きくなる。   In the electric motor 1 in which the permanent magnet 25 is mounted on the rotor 20, when the rotor 20 rotates, the magnetic flux of the permanent magnet 25 is linked to the coil 3 of the stator 10, and an induced voltage is generated in the coil 3. The induced voltage is proportional to the number of rotations (rotational speed) of the rotor 20 and is also proportional to the number of turns of the coil 3. The induced voltage increases as the number of rotations of the electric motor 1 increases and the number of turns of the coil 3 increases.

インバータ103から出力される線間電圧(電動機電圧)は、上記の誘起電圧と、コイル3の抵抗およびインダクタンスにより生じる電圧との和と等しい。コイル3の抵抗およびインダクタンスは、誘起電圧と比較すると無視できる程度に小さいため、事実上、線間電圧は誘起電圧に支配される。また、電動機1のマグネットトルクは、誘起電圧と、コイル3に流れる電流との積に比例する。   The line voltage (motor voltage) output from the inverter 103 is equal to the sum of the induced voltage and the voltage generated by the resistance and inductance of the coil 3. Since the resistance and inductance of the coil 3 are negligibly small compared to the induced voltage, the line voltage is effectively controlled by the induced voltage. The magnet torque of the electric motor 1 is proportional to the product of the induced voltage and the current flowing through the coil 3.

誘起電圧は、コイル3の巻き数を多くするほど高くなる。そのため、コイル3の巻き数を多くするほど、必要なマグネットトルクを発生するための電流が少なくて済む。その結果、インバータ103の通電による損失を低減し、電動機1の運転効率を向上することができる。その一方、誘起電圧の上昇により、誘起電圧に支配される線間電圧が、より低い回転数でインバータ最大出力電圧(すなわちコンバータ102からインバータ103に供給される母線電圧)に達し、回転数をそれ以上に速くすることができない。   The induced voltage increases as the number of turns of the coil 3 increases. Therefore, as the number of turns of the coil 3 is increased, the current for generating the necessary magnet torque can be reduced. As a result, loss due to energization of the inverter 103 can be reduced and the operating efficiency of the electric motor 1 can be improved. On the other hand, as the induced voltage rises, the line voltage governed by the induced voltage reaches the inverter maximum output voltage (that is, the bus voltage supplied from the converter 102 to the inverter 103) at a lower rotational speed, and the rotational speed is reduced. It can't be faster.

また、コイル3の巻き数を少なくすると、誘起電圧が低下するため、誘起電圧に支配される線間電圧がより高い回転数までインバータ最大出力電圧に到達せず、高速回転が可能となる。しかしながら、誘起電圧の低下により、必要なマグネットトルクを発生するための電流が増加するため、インバータ103の通電による損失が増加し、電動機1の運転効率が低下する。   Further, when the number of turns of the coil 3 is reduced, the induced voltage is lowered, so that the line voltage governed by the induced voltage does not reach the inverter maximum output voltage up to a higher rotational speed, and high-speed rotation is possible. However, since the current for generating the necessary magnet torque increases due to the reduction of the induced voltage, the loss due to energization of the inverter 103 increases, and the operating efficiency of the electric motor 1 decreases.

また、インバータ103のスイッチング周波数の観点では、線間電圧がインバータ最大出力電圧に近い方が、インバータ103のスイッチングのON/OFFデューティーに起因する高調波成分が減少するため、電流の高調波成分に起因する鉄損を低減することができる。   Further, in terms of the switching frequency of the inverter 103, the harmonic component due to the ON / OFF duty of switching of the inverter 103 decreases when the line voltage is closer to the inverter maximum output voltage. The resulting iron loss can be reduced.

図15および図16は、電動機1における線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。コイル3の結線状態は、Y結線とする。線間電圧は、界磁磁界と回転数との積に比例する。界磁磁界が一定であれば、図15に示すように、線間電圧と回転数とは比例する。なお、図15において、回転数N1は暖房中間条件に対応し、回転数N2は暖房定格条件に対応する。   15 and 16 are graphs showing the relationship between the line voltage and the rotation speed in the electric motor 1. The connection state of the coil 3 is a Y connection. The line voltage is proportional to the product of the field magnetic field and the rotational speed. If the field magnetic field is constant, the line voltage and the rotation speed are proportional as shown in FIG. In FIG. 15, the rotation speed N1 corresponds to the heating intermediate condition, and the rotation speed N2 corresponds to the heating rated condition.

回転数の増加と共に線間電圧も増加するが、図16に示すように、線間電圧がインバータ最大出力電圧に達すると、それ以上線間電圧を高くすることはできないため、インバータ103による弱め界磁制御が開始される。ここでは、回転数N1,N2の間の回転数で、弱め界磁制御を開始したものとする。   The line voltage increases with the increase in the number of revolutions. However, as shown in FIG. 16, when the line voltage reaches the inverter maximum output voltage, the line voltage cannot be further increased. Is started. Here, it is assumed that field-weakening control is started at a rotational speed between rotational speeds N1 and N2.

弱め界磁制御では、コイル3にd軸位相(永久磁石25の磁束を打ち消す向き)の電流を流すことによって、誘起電圧を弱める。この電流を、弱め電流と称する。通常の電動機トルクを発生させるための電流に加えて、弱め電流を流す必要があるため、コイル3の抵抗に起因する銅損が増加し、インバータ103の通電損失も増加する。   In the field weakening control, the induced voltage is weakened by passing a current having a d-axis phase (direction in which the magnetic flux of the permanent magnet 25 is canceled) through the coil 3. This current is referred to as a weakening current. Since it is necessary to flow a weak current in addition to the current for generating the normal motor torque, the copper loss due to the resistance of the coil 3 increases and the conduction loss of the inverter 103 also increases.

図17は、図16に示した弱め界磁制御を行った場合の電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。図17に示すように、電動機効率は回転数と共に増加し、弱め界磁制御を開始した直後に、矢印Pで示すように電動機効率がピークに達する。   FIG. 17 is a graph showing the relationship between the motor efficiency and the rotation speed when the field weakening control shown in FIG. 16 is performed. As shown in FIG. 17, the motor efficiency increases with the rotation speed, and immediately after starting the field weakening control, the motor efficiency reaches a peak as indicated by an arrow P.

回転数がさらに増加すると、コイル3に流す弱め電流も増加するため、これによる銅損が増加し、電動機効率が低下する。なお、電動機効率とインバータ効率との積である総合効率においても、図17と同様の曲線で表される変化が見られる。   As the number of rotations further increases, the weakening current that flows through the coil 3 also increases, thereby increasing the copper loss and lowering the motor efficiency. Note that a change represented by a curve similar to FIG. 17 is also seen in the overall efficiency, which is the product of the motor efficiency and the inverter efficiency.

図18は、図16に示した弱め界磁制御を行った場合の電動機の最大トルクと回転数との関係を示すグラフである。弱め界磁制御を開始する前は、電動機の最大トルクは一定である(例えば電流閾値による制約のため)。弱め界磁制御を開始すると、回転数の増加とともに電動機1の最大トルクが低下する。電動機1の最大トルクは、製品使用時で電動機1が実際に発生する負荷(必要とされる負荷)よりも大きくなるように設定されている。以下では、説明の便宜上、電動機の最大トルクを、電動機トルクと称する。   FIG. 18 is a graph showing the relationship between the maximum torque and the rotational speed of the electric motor when the field weakening control shown in FIG. 16 is performed. Before starting the field weakening control, the maximum torque of the motor is constant (for example, due to a restriction by the current threshold). When field-weakening control is started, the maximum torque of the electric motor 1 decreases with an increase in the rotational speed. The maximum torque of the electric motor 1 is set to be larger than the load (necessary load) actually generated by the electric motor 1 when the product is used. Hereinafter, for convenience of explanation, the maximum torque of the electric motor is referred to as electric motor torque.

図19は、Y結線とデルタ結線のそれぞれについて、線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。コイル3の結線状態がデルタ結線である場合のコイル3の相インピーダンスは、巻き数を同数とすると、コイル3の結線状態がY結線である場合の1/√3倍となる。そのため、コイル3の結線状態がデルタ結線である場合の相間電圧(一点鎖線)は、回転数を同じとすると、コイル3の結線状態がY結線である場合の相間電圧(実線)の1/√3倍となる。   FIG. 19 is a graph showing the relationship between the line voltage and the rotational speed for each of the Y connection and the delta connection. The phase impedance of the coil 3 when the connection state of the coil 3 is a delta connection is 1 / √3 times that when the connection state of the coil 3 is a Y connection when the number of turns is the same. Therefore, the interphase voltage (dotted line) when the connection state of the coil 3 is a delta connection is 1 / √ of the interphase voltage (solid line) when the connection state of the coil 3 is a Y connection when the rotation speed is the same. Tripled.

すなわち、コイル3をデルタ結線により結線した場合、巻き数をY結線の場合の√3倍にすれば、同じ回転数Nに対して、線間電圧(電動機電圧)がY結線の場合と等価となり、従ってインバータ103の出力電流もY結線の場合と等価となる。   That is, when the coil 3 is connected by delta connection, if the number of turns is √3 times that of Y connection, the line voltage (motor voltage) is equivalent to that of Y connection for the same rotation speed N. Therefore, the output current of the inverter 103 is also equivalent to the case of Y connection.

ティースへの巻き数が数十巻以上となる電動機では、次のような理由で、デルタ結線よりもY結線を採用することが多い。一つは、デルタ結線はY結線に比べてコイルの巻き数が多いため、製造工程においてコイルの巻線に要する時間が長くなるという理由である。もう一つは、デルタ結線の場合に循環電流が発生する可能性があるという理由である。   In an electric motor in which the number of windings on the teeth is several tens or more, the Y connection is often used rather than the delta connection for the following reason. One reason is that since the delta connection has a larger number of coil turns than the Y connection, the time required for winding the coil in the manufacturing process becomes longer. Another reason is that a circulating current may be generated in the case of delta connection.

一般に、Y結線を採用する電動機では、回転数N2(すなわち、性能向上の対象となる回転数のうち、高速側の回転数)で、線間電圧(電動機電圧)がインバータ最大出力電圧に達するように、コイルの巻き数を調整している。しかしながら、この場合、回転数N1(すなわち、性能向上の対象となる回転数のうち、低速側の回転数)では、線間電圧がインバータ最大出力電圧よりも低い状態で電動機を運転することとなり、高い電動機効率を得ることが難しい。   In general, in a motor employing Y connection, the line voltage (motor voltage) reaches the inverter maximum output voltage at the rotation speed N2 (that is, the rotation speed on the high speed side among the rotation speeds targeted for performance improvement). In addition, the number of turns of the coil is adjusted. However, in this case, the motor is operated in a state where the line voltage is lower than the inverter maximum output voltage at the rotation speed N1 (that is, the low-speed rotation speed among the rotation speeds targeted for performance improvement). It is difficult to obtain high motor efficiency.

そこで、コイルの結線状態をY結線とし、回転数N1よりも僅かに低い回転数で線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数を調整し、回転数N2に到達するまでの間に、コイルの結線状態をデルタ結線に切り替えるという制御が行われている。   Therefore, the coil connection state is set to Y connection, the number of turns is adjusted so that the line voltage reaches the inverter maximum output voltage at a number of revolutions slightly lower than the number of revolutions N1, and the time until the number of revolutions N2 is reached. The control of switching the connection state of the coil to the delta connection is performed.

図20は、Y結線からデルタ結線への切り替えを行った場合の線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。図20に示した例では、回転数N1(暖房中間条件)よりも僅かに低い回転数(回転数N11とする)に達すると、上述した弱め界磁制御を開始する。回転数Nがさらに増加して回転数N0に達すると、Y結線からデルタ結線への切り替えを行う。回転数N11は、ここでは、回転数N1よりも5%低い回転数(すなわちN11=N1×0.95)である。   FIG. 20 is a graph showing the relationship between the line voltage and the rotation speed when switching from the Y connection to the delta connection. In the example shown in FIG. 20, when the rotational speed reaches slightly lower than the rotational speed N1 (heating intermediate condition) (the rotational speed is N11), the above-described field weakening control is started. When the rotational speed N further increases and reaches the rotational speed N0, switching from the Y connection to the delta connection is performed. Here, the rotational speed N11 is 5% lower than the rotational speed N1 (that is, N11 = N1 × 0.95).

デルタ結線への切り替えにより、線間電圧がY結線の1/√3倍に低下するため、弱め界磁の程度を小さく抑える(すなわち弱め電流を小さくする)ことができる。これにより、弱め電流に起因する銅損を抑制し、電動機効率および電動機トルクの低下を抑制することができる。   By switching to the delta connection, the line voltage decreases to 1 / √3 times that of the Y connection, so that the field weakening can be suppressed to a small extent (that is, the weakening current can be reduced). Thereby, the copper loss resulting from the weak current can be suppressed, and the reduction of the motor efficiency and the motor torque can be suppressed.

図21は、Y結線とデルタ結線のそれぞれについて、電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。上記のようにコイル3の結線状態をY結線とし、回転数N1よりも僅かに低い回転数N11で線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数を調整しているため、図21に実線で示すように、回転数N1で高い電動機効率が得られる。   FIG. 21 is a graph showing the relationship between the motor efficiency and the rotation speed for each of the Y connection and the delta connection. Since the connection state of the coil 3 is set to the Y connection as described above, and the number of turns is adjusted so that the line voltage reaches the inverter maximum output voltage at the rotation speed N11 slightly lower than the rotation speed N1, FIG. As indicated by the solid line, high motor efficiency is obtained at the rotational speed N1.

一方、コイル3の巻き数を同数とすると、デルタ結線の場合には、図21に一点鎖線で示すように、回転数N2で、Y結線の場合よりも高い電動機効率が得られる。そのため、図21に示す実線と一点鎖線との交点でY結線からデルタ結線に切り替えれば、回転数N1(暖房中間条件)と回転数N2(暖房定格条件)の両方で高い電動機効率が得られる。   On the other hand, if the number of turns of the coil 3 is the same, in the case of delta connection, as shown by a one-dot chain line in FIG. 21, higher motor efficiency is obtained at the rotation speed N2 than in the case of Y connection. Therefore, if the Y connection is switched to the delta connection at the intersection of the solid line and the alternate long and short dash line shown in FIG. 21, high motor efficiency can be obtained at both the rotational speed N1 (heating intermediate condition) and the rotational speed N2 (heating rated condition).

そのため、図20を参照して説明したように、コイル3の結線状態をY結線とし、回転数N11(回転数N1よりも僅かに低い回転数)のときに線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数を調整し、回転数N1よりも高い回転数N0でY結線からデルタ結線に切り替える制御を行う。   Therefore, as described with reference to FIG. 20, the connection state of the coil 3 is Y connection, and the line voltage becomes the inverter maximum output voltage at the rotation speed N11 (the rotation speed slightly lower than the rotation speed N1). The number of turns is adjusted so as to reach, and control is performed to switch from the Y connection to the delta connection at a rotation speed N0 higher than the rotation speed N1.

しかしながら、単にコイル3の結線状態をY結線からデルタ結線に切り換えるだけでは、電動機効率を十分に向上することができない。この点について以下に説明する。   However, simply switching the connection state of the coil 3 from the Y connection to the delta connection cannot sufficiently improve the motor efficiency. This will be described below.

図22は、コイル3の結線状態をY結線とし、回転数N11のときに線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数を調整し、回転数N0でY結線からデルタ結線に切り替えた場合(実線)の電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。なお、破線は、図17に示したようにコイル3の結線状態をY結線とし、弱め界磁制御を行った場合の電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。   In FIG. 22, the connection state of the coil 3 is Y connection, the winding number is adjusted so that the line voltage reaches the inverter maximum output voltage at the rotation speed N11, and the Y connection is switched from the Y connection to the delta connection at the rotation speed N0. It is a graph which shows the relationship between the motor efficiency of a case (solid line), and rotation speed. In addition, a broken line is a graph which shows the relationship between the motor efficiency and rotation speed at the time of performing field-weakening control by making the connection state of the coil 3 into Y connection as shown in FIG.

線間電圧は、回転数に比例する。例えば、冷凍能力6.3kWの家庭用の空気調和機では、回転数N1(暖房中間条件)が35rpsであり、回転数N2(暖房定格条件)が85rpsであるため、暖房中間条件における線間電圧を基準とすると、暖房定格条件における線間電圧は、2.4倍(=85/35)となる。   The line voltage is proportional to the rotation speed. For example, in a home air conditioner having a refrigeration capacity of 6.3 kW, the rotation speed N1 (heating intermediate condition) is 35 rps and the rotation speed N2 (heating rated condition) is 85 rps. As a reference, the line voltage under the heating rated condition is 2.4 times (= 85/35).

コイル3の結線状態をデルタ結線に切り替えた後の、暖房定格条件(回転数N2)における線間電圧は、インバータ最大出力電圧に対して1.4倍(=85/35/√3)となる。線間電圧をインバータ最大出力電圧よりも大きくすることはできないため、弱め界磁制御を開始する。   After switching the connection state of the coil 3 to the delta connection, the line voltage under the heating rated condition (rotation speed N2) is 1.4 times (= 85/35 / √3) with respect to the inverter maximum output voltage. . Since the line voltage cannot be made larger than the maximum output voltage of the inverter, field weakening control is started.

弱め界磁制御では、界磁を弱めるために必要な弱め電流をコイル3に流すため、銅損が増加し、電動機効率および電動機トルクが低下する。そのため、図22に実線で示したように、暖房定格条件(回転数N2)における電動機効率を改善することができない。   In the field weakening control, a weakening current necessary for weakening the field is passed through the coil 3, so that the copper loss increases and the motor efficiency and the motor torque decrease. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 22, the motor efficiency under the heating rated condition (rotation speed N2) cannot be improved.

暖房定格条件(回転数N2)での弱め界磁の程度を抑える(弱め電流を小さくする)ためには、コイル3の巻き数を少なくして相間電圧を低くする必要があるが、その場合、暖房中間条件(回転数N1)における相間電圧も低下し、結線の切り替えによる電動機効率の改善効果が小さくなる。   In order to suppress the degree of field weakening under the heating rated condition (rotation speed N2) (reduce the weakening current), it is necessary to reduce the number of turns of the coil 3 to lower the interphase voltage. The interphase voltage in the heating intermediate condition (rotation speed N1) also decreases, and the effect of improving the motor efficiency by switching the connection is reduced.

すなわち、性能改善の対象となる負荷条件が2つあり、低速側の回転数N1と、高速側の回転数N2とが、(N2/N1)>√3を満足する場合には、Y結線からデルタ結線に切り替えても弱め界磁制御が必要となるため、単にY結線からデルタ結線に切り替えただけでは、電動機効率の十分な改善効果を得ることができない。   That is, when there are two load conditions for performance improvement, and the rotation speed N1 on the low speed side and the rotation speed N2 on the high speed side satisfy (N2 / N1)> √3, from the Y connection Even if switching to the delta connection, field-weakening control is required. Therefore, a sufficient improvement effect of the motor efficiency cannot be obtained simply by switching from the Y connection to the delta connection.

図23は、Y結線とデルタ結線のそれぞれについて、電動機トルクと回転数との関係を示すグラフである。Y結線の場合には、図18を参照して説明したように、回転数Nの増加に対して電動機トルクは一定であるが、弱め界磁制御が開始されると、回転数Nの増加とともに電動機トルクが低下する。デルタ結線の場合には、Y結線の場合(N11)よりも高い回転数で弱め界磁制御を開始するが、弱め界磁制御を開始すると、回転数Nの増加とともに電動機トルクが低下する。   FIG. 23 is a graph showing the relationship between the motor torque and the rotational speed for each of the Y connection and the delta connection. In the case of Y connection, as described with reference to FIG. 18, the motor torque is constant with respect to the increase in the rotational speed N, but when field weakening control is started, the motor torque is increased with the increase in the rotational speed N. Decreases. In the case of delta connection, field weakening control is started at a higher rotational speed than in the case of Y connection (N11). When field weakening control is started, the motor torque decreases as the rotational speed N increases.

図24は、コイル3の結線状態をY結線とし、回転数N11(回転数N1よりも僅かに低い回転数)のときに線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数を調整し、回転数N1よりも高い回転数N0でY結線からデルタ結線に切り替えた場合の電動機トルクと回転数との関係を示すグラフである。図24に示すように、回転数が回転数N11に達して弱め界磁制御が開始されると、回転数Nの増加とともに電動機トルクが低下する。   FIG. 24 shows that the connection state of the coil 3 is Y-connection, and the number of turns is adjusted so that the line voltage reaches the inverter maximum output voltage at the rotation speed N11 (the rotation speed slightly lower than the rotation speed N1). It is a graph which shows the relationship between the motor torque at the time of switching from Y connection to delta connection at the rotation speed N0 higher than rotation speed N1, and rotation speed. As shown in FIG. 24, when the rotational speed reaches the rotational speed N11 and field weakening control is started, the motor torque decreases as the rotational speed N increases.

回転数がさらに増加して回転数N0に達し、Y結線からデルタ結線への切り替えが行われると、弱め界磁制御が一時的に停止するため、電動機トルクは上昇する。しかしながら、回転数Nがさらに増加して弱め界磁制御が開始されると、回転数Nの増加とともに電動機トルクが低下する。このように、単にY結線からデルタ結線に切り替えただけでは、特に高回転数域での電動機トルクの低下を抑制することができない。   When the number of rotations further increases and reaches the number of rotations N0 and switching from the Y connection to the delta connection is performed, the field weakening control is temporarily stopped, and the motor torque increases. However, when the rotational speed N further increases and field-weakening control is started, the motor torque decreases as the rotational speed N increases. Thus, simply switching from the Y connection to the delta connection cannot suppress a reduction in motor torque, particularly in the high rotation speed range.

そこで、この実施の形態1の駆動装置100は、結線切り替え部60によるコイル3の結線状態の切り替えに加えて、コンバータ102により母線電圧を切り替えている。コンバータ102は、電源101から電源電圧(200V)を供給され、インバータ103に母線電圧を供給するものである。コンバータ102は、電圧上昇(昇圧)に伴う損失の小さい素子、例えばSiC素子またはGaN素子で構成することが望ましい。   In view of this, the driving apparatus 100 according to the first embodiment switches the bus voltage by the converter 102 in addition to switching the connection state of the coil 3 by the connection switching unit 60. The converter 102 is supplied with a power supply voltage (200 V) from the power supply 101 and supplies a bus voltage to the inverter 103. It is desirable that converter 102 be composed of an element with a small loss accompanying voltage rise (boost), for example, an SiC element or a GaN element.

具体的には、コイル3の結線状態がY結線である場合の母線電圧V1(第1の母線電圧)は、280V(DC)に設定されている。これに対し、コイル3の結線状態がデルタ結線である場合の母線電圧V2(第2の母線電圧)は、390V(DC)に設定されている。つまり、デルタ結線の場合の母線電圧V2は、Y結線の場合の母線電圧V1の1.4倍に設定されている。なお、母線電圧V2は、母線電圧V1に対し、V2≧(V1/√3)×N2/N1であればよい。コンバータ102から母線電圧を供給されたインバータ103は、コイル3に線間電圧を供給する。インバータ最大出力電圧は、母線電圧の1/√2である。   Specifically, the bus voltage V1 (first bus voltage) when the connection state of the coil 3 is the Y connection is set to 280 V (DC). On the other hand, the bus voltage V2 (second bus voltage) when the connection state of the coil 3 is a delta connection is set to 390 V (DC). That is, the bus voltage V2 in the case of delta connection is set to 1.4 times the bus voltage V1 in the case of Y connection. The bus voltage V2 may be V2 ≧ (V1 / √3) × N2 / N1 with respect to the bus voltage V1. The inverter 103 supplied with the bus voltage from the converter 102 supplies the line voltage to the coil 3. The inverter maximum output voltage is 1 / √2 of the bus voltage.

図25は、Y結線とデルタ結線のそれぞれについて、コンバータ102で母線電圧を切り替えた場合の線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。図25に示すように、コイル3の結線状態がY結線である場合の線間電圧(実線)は、最大で、母線電圧V1の1/√2(すなわちV1×1/√2)となる。コイル3の結線状態がデルタ結線である場合の線間電圧(一点鎖線)は、最大で、母線電圧V2の1/√2(すなわちV2×1/√2)となる。   FIG. 25 is a graph showing the relationship between the line voltage and the rotational speed when the bus voltage is switched by the converter 102 for each of the Y connection and the delta connection. As shown in FIG. 25, the line voltage (solid line) when the connection state of the coil 3 is Y connection is 1 / √2 (that is, V1 × 1 / √2) of the bus voltage V1 at the maximum. When the connection state of the coil 3 is a delta connection, the line voltage (one-dot chain line) is 1 / √2 (that is, V2 × 1 / √2) of the bus voltage V2 at the maximum.

図26は、結線切り替え部60による結線状態の切り替えと、コンバータ102による母線電圧の切り替えを行った場合の線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。図26に示すように、回転数N1(暖房中間条件)を含む回転数域では、コイル3の結線状態がY結線である。回転数の増加と共に線間電圧が増加し、回転数N1よりも僅かに低い回転数N11で、線間電圧がインバータ最大出力(V1×1/√2)に達する。これにより、弱め界磁制御が開始される。   FIG. 26 is a graph showing the relationship between the line voltage and the rotation speed when the connection state is switched by the connection switching unit 60 and the bus voltage is switched by the converter 102. As shown in FIG. 26, in the rotation speed range including the rotation speed N1 (heating intermediate condition), the connection state of the coil 3 is the Y connection. The line voltage increases with the increase in the number of revolutions, and the line voltage reaches the inverter maximum output (V1 × 1 / √2) at the number of revolutions N11 slightly lower than the number of revolutions N1. Thereby, field weakening control is started.

回転数がさらに上昇して回転数N0に達すると、結線切り替え部60がコイル3の結線状態をY結線からデルタ結線に切り替える。同時に、コンバータ102が、母線電圧をV1からV2に昇圧する。昇圧により、インバータ最大出力はV2×1/√2となる。この時点では、相間電圧がインバータ最大出力よりも低いため、弱め界磁制御は行われない。   When the rotational speed further increases and reaches the rotational speed N0, the connection switching unit 60 switches the connection state of the coil 3 from the Y connection to the delta connection. At the same time, converter 102 boosts the bus voltage from V1 to V2. By boosting, the maximum inverter output becomes V2 × 1 / √2. At this time, since the interphase voltage is lower than the inverter maximum output, the field-weakening control is not performed.

その後、回転数Nの増加と共に線間電圧が増加し、回転数N2(暖房定格条件)よりも僅かに低い回転数N21で、線間電圧がインバータ最大出力(V2×1/√2)に達し、これにより弱め界磁制御が開始される。なお、回転数N21は、回転数N2よりも5%低い回転数(すなわちN21=N2×0.95)である。   Thereafter, the line voltage increases as the rotation speed N increases, and the line voltage reaches the inverter maximum output (V2 × 1 / √2) at the rotation speed N21 slightly lower than the rotation speed N2 (heating rated condition). This starts field weakening control. The rotation speed N21 is 5% lower than the rotation speed N2 (that is, N21 = N2 × 0.95).

この実施の形態1では、上記の通り、室内温度Taと設定温度Tsとの温度差ΔTと閾値ΔTrとの比較結果に基づいて、コイル3の結線状態を切り替えている。回転数N0におけるY結線からデルタ結線への切り替えは、図10のステップS108および図12のステップS131〜S134に示したY結線からデルタ結線への切り替えに対応している。   In the first embodiment, as described above, the connection state of the coil 3 is switched based on the comparison result between the temperature difference ΔT between the room temperature Ta and the set temperature Ts and the threshold value ΔTr. The switching from the Y connection to the delta connection at the rotational speed N0 corresponds to the switching from the Y connection to the delta connection shown in step S108 in FIG. 10 and steps S131 to S134 in FIG.

この場合の電動機効率の改善効果について説明する。図27は、Y結線とデルタ結線のそれぞれについて、電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。図27において、コイル3の結線状態がY結線である場合の電動機効率(実線)は、図21に示したY結線での電動機効率と同様である。一方、コイル3の結線状態がデルタ結線である場合の電動機効率(一点鎖線)は、コンバータ102の母線電圧が上昇するため、図21に示したデルタ結線での電動機効率よりも高い。   The effect of improving the motor efficiency in this case will be described. FIG. 27 is a graph showing the relationship between the motor efficiency and the rotational speed for each of the Y connection and the delta connection. In FIG. 27, the motor efficiency (solid line) when the connection state of the coil 3 is the Y connection is the same as the motor efficiency in the Y connection shown in FIG. On the other hand, the motor efficiency (one-dot chain line) in the case where the connection state of the coil 3 is a delta connection is higher than the motor efficiency in the delta connection shown in FIG. 21 because the bus voltage of the converter 102 increases.

図28は、結線切り替え部60による結線状態の切り替えと、コンバータ102による母線電圧の切り替えを行った場合の電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。コイル3の結線状態をY結線とし、回転数N11(回転数N1よりも僅かに低い回転数)のときに線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数が設定されているため、回転数N1を含む回転数域で高い電動機効率が得られる。   FIG. 28 is a graph showing the relationship between the motor efficiency and the number of revolutions when the connection state is switched by the connection switching unit 60 and the bus voltage is switched by the converter 102. Since the connection state of the coil 3 is Y-connection, and the number of turns is set so that the line voltage reaches the inverter maximum output voltage at the rotation speed N11 (rotation speed slightly lower than the rotation speed N1). High motor efficiency can be obtained in the rotational speed range including the number N1.

回転数が上記の回転数N11に達すると、弱め界磁制御が開始され、さらに回転数N0に達すると、コイル3の結線状態がY結線からデルタ結線に切り替えられ、また、コンバータ102により母線電圧が上昇する。   When the number of revolutions reaches the number of revolutions N11, field-weakening control is started. When the number of revolutions reaches N0, the connection state of the coil 3 is switched from the Y connection to the delta connection, and the bus voltage is increased by the converter 102. To do.

母線電圧の上昇によってインバータ最大出力電圧も上昇するため、線間電圧はインバータ最大出力電圧よりも低くなり、その結果、弱め界磁制御は停止する。弱め界磁制御の停止により、弱め電流に起因する銅損が低減するため、電動機効率は上昇する。   Since the inverter maximum output voltage also rises due to the rise of the bus voltage, the line voltage becomes lower than the inverter maximum output voltage, and as a result, field weakening control stops. By stopping the field weakening control, the copper loss due to the field weakening current is reduced, so that the motor efficiency is increased.

さらに、回転数Nが回転数N2(暖房定格条件)よりも僅かに小さい回転数N21に達すると、線間電圧がインバータ最大出力電圧に達し、弱め界磁制御が開始される。弱め界磁制御の開始により銅損が増加するが、コンバータ102により母線電圧が上昇しているため、高い電動機効率が得られる。   Further, when the rotation speed N reaches the rotation speed N21 that is slightly smaller than the rotation speed N2 (heating rating condition), the line voltage reaches the inverter maximum output voltage, and field weakening control is started. Although the copper loss increases due to the start of the field weakening control, a high motor efficiency can be obtained because the bus voltage is increased by the converter 102.

すなわち、図28に実線で示すように、回転数N1(暖房中間条件)および回転数N2(暖房定格条件)の両方で、高い電動機効率が得られる。   That is, as shown by a solid line in FIG. 28, high motor efficiency can be obtained at both the rotational speed N1 (heating intermediate condition) and the rotational speed N2 (heating rated condition).

次に、電動機トルクの改善効果について説明する。図29は、コイル3の結線状態がY結線の場合とデルタ結線の場合のそれぞれについて、電動機トルクと回転数との関係を示すグラフである。Y結線の場合の電動機トルク(実線)は、図18と同様である。デルタ結線の場合の電動機トルク(一点鎖線)は、回転数N2(暖房定格条件)よりも僅かに低い回転数N21で弱め界磁制御が開始されると、回転数Nの増加とともに低下する。   Next, the effect of improving the motor torque will be described. FIG. 29 is a graph showing the relationship between the motor torque and the rotational speed for each of the case where the connection state of the coil 3 is the Y connection and the delta connection. The motor torque (solid line) in the case of Y connection is the same as that in FIG. When the field weakening control is started at the rotational speed N21 slightly lower than the rotational speed N2 (heating rated condition), the electric motor torque (one-dot chain line) in the case of the delta connection decreases as the rotational speed N increases.

図30は、コイル3の結線状態をY結線とし、回転数N11のときに線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数を調整し、回転数N0(>N1)でY結線からデルタ結線に切り替え、さらに母線電圧を昇圧させた場合の電動機トルクと回転数との関係を示すグラフである。図30に示すように、回転数N1(暖房中間条件)よりも僅かに低い回転数N11で弱め界磁制御が開始されると、回転数Nの増加とともに電動機トルクが低下する。   FIG. 30 shows that the connection state of the coil 3 is Y connection, the winding number is adjusted so that the line voltage reaches the inverter maximum output voltage at the rotation speed N11, and the delta from the Y connection at the rotation speed N0 (> N1). It is a graph which shows the relationship between the motor torque at the time of switching to a connection and raising the bus-line voltage further, and rotation speed. As shown in FIG. 30, when field-weakening control is started at a rotational speed N11 slightly lower than the rotational speed N1 (heating intermediate condition), the motor torque decreases as the rotational speed N increases.

回転数Nがさらに増加して回転数N0に達すると、コイル3の結線状態がY結線からデルタ結線に切り替えられ、さらに母線電圧が上昇する。デルタ結線への切り替えと母線電圧の上昇により、線間電圧がインバータ最大出力電圧よりも低くなるため、弱め界磁制御が停止する。これにより、電動機トルクは上昇する。その後、回転数N2(暖房定格条件)よりも僅かに低い回転数N21で弱め界磁制御が開始されると、回転数Nの増加とともに電動機トルクが低下する。   When the rotation speed N further increases and reaches the rotation speed N0, the connection state of the coil 3 is switched from the Y connection to the delta connection, and the bus voltage further increases. Since the line voltage becomes lower than the inverter maximum output voltage due to the switching to the delta connection and the rise of the bus voltage, the field-weakening control is stopped. As a result, the motor torque increases. Thereafter, when field-weakening control is started at a rotational speed N21 slightly lower than the rotational speed N2 (heating rated condition), the motor torque decreases as the rotational speed N increases.

このように、デルタ結線への切り替え後、回転数Nが回転数N21(回転数N2よりも僅かに小さい回転数)に達するまでは弱め界磁制御が行われないため、特に回転数N2(暖房定格条件)を含む回転数域において、電動機トルクの低下を抑制することができる。   In this way, after switching to the delta connection, field-weakening control is not performed until the rotational speed N reaches the rotational speed N21 (the rotational speed slightly smaller than the rotational speed N2). ), The reduction of the motor torque can be suppressed.

すなわち、図30に実線で示すように、回転数N1(暖房中間条件)および回転数N2(暖房定格条件)の両方で、高い電動機トルクが得られる。つまり、空気調和機5の暖房中間条件および暖房定格条件の両方において、高い性能(電動機効率および電動機トルク)を得ることができる。   That is, as shown by a solid line in FIG. 30, high motor torque is obtained at both the rotational speed N1 (heating intermediate condition) and the rotational speed N2 (heating rated condition). That is, high performance (motor efficiency and motor torque) can be obtained in both the heating intermediate condition and the heating rated condition of the air conditioner 5.

なお、コンバータ102の電圧を昇圧すると、昇圧に伴う損失が発生するため、電動機効率への寄与率の最も大きい暖房中間条件での結線状態(すなわちY結線)では、電源電圧を昇圧せずに利用することが好ましい。電源101の電源電圧は200V(実効値)であり、最大値は280V(=200V×√2)である。そのため、Y結線の場合のコンバータ102の母線電圧(280V)は、電源電圧の最大値と同じと言うことができる。   When the voltage of the converter 102 is boosted, a loss due to the boosting is generated. Therefore, the power supply voltage is used without being boosted in the connection state in the heating intermediate condition (that is, the Y connection) having the largest contribution ratio to the motor efficiency. It is preferable to do. The power supply voltage of the power supply 101 is 200 V (effective value), and the maximum value is 280 V (= 200 V × √2). Therefore, it can be said that the bus voltage (280 V) of converter 102 in the case of Y connection is the same as the maximum value of the power supply voltage.

また、インバータ103に供給される母線電圧の切り替えは、電源電圧を昇圧または降圧させることにより行っても良い。   The bus voltage supplied to the inverter 103 may be switched by boosting or lowering the power supply voltage.

また、上記の空気調和機5の運転制御では、回転数N1(暖房中間条件)でY結線とし、回転数N2(暖房定格条件)でデルタ結線としたが、具体的な負荷条件が決まっていない場合には、回転数N1をY結線で運転する最大回転数とし、回転数N2をデルタ結線で運転する最大回転数として、電圧レベルを調整してもよい。このように制御しても、電動機1の効率を向上することができる。   Further, in the operation control of the air conditioner 5 described above, Y connection is made at the rotational speed N1 (heating intermediate condition) and delta connection is made at the rotational speed N2 (heating rated condition), but specific load conditions are not decided. In this case, the voltage level may be adjusted with the rotation speed N1 as the maximum rotation speed operated with the Y connection and the rotation speed N2 as the maximum rotation speed operated with the delta connection. Even if it controls in this way, the efficiency of the electric motor 1 can be improved.

上述したように、家庭用の空気調和機5では、回転数N1を暖房中間条件の回転数とし、回転数N2を暖房定格条件の回転数とすることで、電動機1の効率を向上することができる。   As described above, in the home air conditioner 5, the efficiency of the electric motor 1 can be improved by setting the rotation speed N <b> 1 to the rotation speed of the heating intermediate condition and the rotation speed N <b> 2 to the rotation speed of the heating rated condition. it can.

<実施の形態1の効果>
以上説明したように、実施の形態1では、室内温度Taに基づいてコイル3の結線状態を切り替えているため、短い時間で結線状態を切り替えることができる。そのため、例えば部屋の窓を開けた場合のような空気調和機5の急激な負荷変動に対して、圧縮機41の運転状態を迅速に対応させることができ、快適性を向上することができる。
<Effect of Embodiment 1>
As described above, in the first embodiment, since the connection state of the coil 3 is switched based on the room temperature Ta, the connection state can be switched in a short time. Therefore, for example, the operating state of the compressor 41 can be quickly dealt with against a sudden load fluctuation of the air conditioner 5 such as when a room window is opened, and the comfort can be improved.

また、コイル3の結線状態を切り替える前に電動機1の回転を停止させるため、結線切り替え部60をリレー接点で構成した場合であっても、結線切り替え動作の信頼性を確保することができる。   In addition, since the rotation of the electric motor 1 is stopped before the connection state of the coil 3 is switched, the reliability of the connection switching operation can be ensured even when the connection switching unit 60 is configured with a relay contact.

また、コイル3の結線状態を、Y結線(第1の結線状態)と、第1の結線状態よりも線間電圧が低いデルタ結線(第2の結線状態)とで切り替えるため、電動機1の回転数に合った結線状態を選択することができる。   Moreover, since the connection state of the coil 3 is switched between the Y connection (first connection state) and the delta connection (second connection state) having a lower line voltage than the first connection state, the rotation of the motor 1 The connection state suitable for the number can be selected.

また、室内温度センサ54により検出した室内温度Taと設定温度Tsとの差(温度差ΔT)の絶対値が閾値ΔTrより大きい場合に、コイル3の結線状態をデルタ結線(第2の結線状態)に切り替えるため、空調負荷が大きい場合に電動機1の回転数を増加させ、高い出力を発生することができる。   Further, when the absolute value of the difference (temperature difference ΔT) between the room temperature Ta detected by the room temperature sensor 54 and the set temperature Ts is larger than the threshold value ΔTr, the connection state of the coil 3 is changed to the delta connection (second connection state). Therefore, when the air conditioning load is large, the number of revolutions of the electric motor 1 can be increased and a high output can be generated.

また、温度差ΔTの絶対値が閾値ΔTr以下である場合に、コイル3の結線状態をY結線(第1の結線状態)に切り替えるため、空調負荷が低い場合の運転効率を向上することができる。   Moreover, when the absolute value of temperature difference (DELTA) T is below threshold value (DELTA) Tr, since the connection state of the coil 3 is switched to a Y connection (1st connection state), the operating efficiency when an air-conditioning load is low can be improved. .

また、Y結線(第1の結線状態)およびデルタ結線(第2の結線状態)のそれぞれにおいて、電動機1の回転数に応じて弱め界磁制御を行うため、線間電圧がインバータ最大出力電圧に達しても電動機1の回転数を上昇させることができる。   Further, in each of the Y connection (first connection state) and the delta connection (second connection state), field weakening control is performed according to the number of revolutions of the motor 1, so that the line voltage reaches the inverter maximum output voltage. Also, the rotational speed of the electric motor 1 can be increased.

また、結線切り替え部60によるコイル3の結線状態の切り替えに応じて、コンバータ102が母線電圧の大きさを変化させるため、結線状態の切り替えの前後のいずれにおいても、高い電動機効率および高い電動機トルクを得ることができる。   In addition, since the converter 102 changes the magnitude of the bus voltage in accordance with the switching of the connection state of the coil 3 by the connection switching unit 60, high motor efficiency and high motor torque are obtained both before and after switching of the connection state. Obtainable.

また、室内温度Taと設定温度Tsとの差と閾値との比較に加えて、電動機1の回転数を基準値と比較し、その比較結果に基づいてコイル3の結線状態を切り替えるようにすれば、結線切り替えが頻繁に繰り返されることを効果的に抑制できる。   In addition to comparing the difference between the room temperature Ta and the set temperature Ts and the threshold value, the rotational speed of the electric motor 1 is compared with a reference value, and the connection state of the coil 3 is switched based on the comparison result. , It is possible to effectively suppress frequent connection switching.

また、室内温度Taと設定温度Tsとの比較に加えて、インバータ103の出力電圧を基準値と比較し、その比較結果に基づいてコイル3の結線状態を切り替えるようにすれば、結線切り替えが頻繁に繰り返されることを効果的に抑制できる。   In addition to the comparison between the room temperature Ta and the set temperature Ts, if the output voltage of the inverter 103 is compared with a reference value and the connection state of the coil 3 is switched based on the comparison result, the connection switching is frequent. Can be effectively suppressed.

また、制御装置50が、リモコン55から信号受信部56を介して運転停止信号を受信した場合、コイル3の結線状態がY結線からデルタ結線に切り替わった後、制御装置50は空気調和機5の運転を終了させる。コイル3の結線状態が既にデルタ結線である場合には、その結線状態が維持される。したがって、空気調和機5の運転開始時(起動時)に、コイル3の結線状態がデルタ結線の状態で空気調和機5の運転を開始させることができる。これにより、室内温度Taと設定温度Tsとの温度差ΔTが大きい場合でも、デルタ結線の状態で空気調和機5の運転を開始させることができ、室内温度Taを迅速に設定温度Tsに近づけることができる。   Further, when the control device 50 receives an operation stop signal from the remote controller 55 via the signal receiving unit 56, the control device 50 is connected to the air conditioner 5 after the connection state of the coil 3 is switched from the Y connection to the delta connection. End driving. When the connection state of the coil 3 is already a delta connection, the connection state is maintained. Therefore, when the operation of the air conditioner 5 is started (starting up), the operation of the air conditioner 5 can be started with the connection state of the coil 3 being in the delta connection state. Thereby, even when the temperature difference ΔT between the room temperature Ta and the set temperature Ts is large, the operation of the air conditioner 5 can be started in a delta connection state, and the room temperature Ta is quickly brought close to the set temperature Ts. Can do.

第1の変形例.
次に、実施の形態1の第1の変形例について説明する。上記の実施の形態1では、コイルの結線状態をY結線からデルタ結線に切り替える回転数N0(すなわち、温度差ΔTと閾値ΔTrとが同じになるときの回転数)と、デルタ結線からY結線に切り替える回転数N0(温度差)とが同じであったが、異なる回転数であってもよい。
First modification.
Next, a first modification of the first embodiment will be described. In the first embodiment, the rotational speed N0 (that is, the rotational speed when the temperature difference ΔT and the threshold value ΔTr are the same) is switched from the Y connection to the delta connection, and the delta connection is changed to the Y connection. Although the rotation speed N0 (temperature difference) to be switched is the same, a different rotation speed may be used.

図31(A)および(B)は、結線切り替え部60による結線状態の切り替えおよびコンバータ102による母線電圧の切り替えを行った場合の電動機効率と回転数との関係を示すグラフである。図31(A)および(B)に示すように、コイル3の結線状態をY結線からデルタ結線に切り替える回転数N4と、デルタ結線からY結線に切り替える回転数N5とは、互いに異なっている。   FIGS. 31A and 31B are graphs showing the relationship between the motor efficiency and the number of revolutions when the connection state is switched by the connection switching unit 60 and the bus voltage is switched by the converter 102. FIG. As shown in FIGS. 31A and 31B, the rotational speed N4 for switching the connection state of the coil 3 from the Y connection to the delta connection is different from the rotational speed N5 for switching from the delta connection to the Y connection.

また、コンバータ102による母線電圧の切り替えは、コイル3の結線状態の切り替えと同時に行われる。すなわち、Y結線からデルタ結線に切り替える回転数N4では、母線電圧が昇圧される。一方、デルタ結線からY結線に切り替える回転数N5では、母線電圧が降圧される。   The switching of the bus voltage by the converter 102 is performed simultaneously with the switching of the connection state of the coil 3. That is, the bus voltage is boosted at the rotational speed N4 at which the Y connection is switched to the delta connection. On the other hand, at the rotation speed N5 where the delta connection is switched to the Y connection, the bus voltage is stepped down.

このような制御は、例えば、図10のステップS107の閾値ΔTrと、ステップS108の閾値ΔTrを、互いに異なる値に設定することによって実行することができる。図31(A)および(B)に示した例では、Y結線からデルタ結線に切り替える回転数N4が、デルタ結線からY結線に切り替える回転数N5よりも大きいが、大小が逆であってもよい。第1の変形例における他の動作および構成は、実施の形態1と同様である。   Such control can be executed, for example, by setting the threshold value ΔTr in step S107 in FIG. 10 and the threshold value ΔTr in step S108 to different values. In the example shown in FIGS. 31A and 31B, the rotation speed N4 for switching from the Y connection to the delta connection is larger than the rotation speed N5 for switching from the delta connection to the Y connection, but the magnitude may be reversed. . Other operations and configurations in the first modification are the same as those in the first embodiment.

この第1の変形例においても、室内温度Taに基づいてコイル3の結線状態を切り替えることで、空気調和機5の急激な負荷変動に対して、圧縮機41の運転状態を迅速に対応させることができる。また、コイル3の結線状態の切り替えに応じてコンバータ102の母線電圧を切り替えることにより、高い電動機効率を得ることができる。   Also in the first modification, the operating state of the compressor 41 can be made to respond quickly to sudden load fluctuations of the air conditioner 5 by switching the connection state of the coil 3 based on the room temperature Ta. Can do. Moreover, high motor efficiency can be obtained by switching the bus voltage of the converter 102 in accordance with switching of the connection state of the coil 3.

第2の変形例.
次に、実施の形態1の第2の変形例について説明する。上記の実施の形態1では、コンバータ102の母線電圧を2段階(V1/V2)に切り替えたが、図32に示すように、3段階に切り替えてもよい。
Second modification.
Next, a second modification of the first embodiment will be described. In Embodiment 1 described above, the bus voltage of converter 102 is switched to two stages (V1 / V2), but may be switched to three stages as shown in FIG.

図32は、第2の変形例において、結線状態の切り替えと、コンバータ102の母線電圧の切り替えを行った場合の線間電圧と回転数との関係を示すグラフである。図32の例では、暖房中間条件に相当する回転数N1(Y結線)ではコンバータ102の母線電圧をV1とし、回転数N1と回転数N2(暖房定格条件)との間の回転数N6で、Y結線からデルタ結線に切り替え、同時に、母線電圧をV2に昇圧している。   FIG. 32 is a graph showing the relationship between the line voltage and the rotation speed when the connection state is switched and the bus voltage of the converter 102 is switched in the second modification. In the example of FIG. 32, at the rotation speed N1 (Y connection) corresponding to the heating intermediate condition, the bus voltage of the converter 102 is V1, and the rotation speed N6 between the rotation speed N1 and the rotation speed N2 (heating rated condition) The Y connection is switched to the delta connection, and at the same time, the bus voltage is boosted to V2.

さらに、回転数N2よりも高い回転数N7において、結線状態はそのままで、コンバータ102の母線電圧をV3に昇圧している。この回転数N7から最高回転数N8までは、コンバータ102の母線電圧はV3である。第2の変形例における他の動作および構成は、実施の形態1と同様である。   Further, at the rotation speed N7 higher than the rotation speed N2, the bus voltage of the converter 102 is boosted to V3 while maintaining the connection state. From this rotational speed N7 to the maximum rotational speed N8, the bus voltage of the converter 102 is V3. Other operations and configurations in the second modification are the same as those in the first embodiment.

このように、第2の変形例では、コンバータ102の母線電圧をV1、V2、V3の3段階に切り替えているため、特に高回転速度域において、高い電動機効率および高い電動機トルクを得ることができる。   As described above, in the second modification, the bus voltage of the converter 102 is switched to the three stages of V1, V2, and V3, so that high motor efficiency and high motor torque can be obtained particularly in the high rotation speed range. .

なお、母線電圧の切り替えは、2段階または3段階に限らず、4段階以上であってもよい。また、第1の変形例(図31)において、コンバータ102の母線電圧を3段階以上に切り替えてもよい。   The bus voltage switching is not limited to two steps or three steps, and may be four steps or more. In the first modification (FIG. 31), the bus voltage of converter 102 may be switched between three or more stages.

第3の変形例.
次に、実施の形態1の第3の変形例について説明する。上記の実施の形態1では、コイル3の結線状態をY結線とデルタ結線とで切り替えた。しかしながら、コイル3の結線状態を第1の結線状態としての直列接続と第2の結線状態としての並列接続とで切り替えてもよい。
Third modification.
Next, a third modification of the first embodiment will be described. In the first embodiment, the connection state of the coil 3 is switched between the Y connection and the delta connection. However, the connection state of the coil 3 may be switched between a series connection as the first connection state and a parallel connection as the second connection state.

図33(A)および(B)は、第3の変形例のコイル3の結線状態の切り替えを説明するための模式図である。図33(A)では、3相のコイル3U,3V,3WはY結線により結線されている。さらに、コイル3Uのコイル部分Ua,Ub,Ucは直列に接続され、コイル3Vのコイル部分Va,Vb,Vcは直列に接続され、コイル3Wのコイル部分Wa,Wb,Wcは直列に接続されている。すなわち、3相コイルであるコイル3は、相毎に直列に結線されている。   FIGS. 33A and 33B are schematic diagrams for explaining switching of the connection state of the coil 3 of the third modified example. In FIG. 33A, the three-phase coils 3U, 3V, and 3W are connected by Y connection. Further, the coil portions Ua, Ub, Uc of the coil 3U are connected in series, the coil portions Va, Vb, Vc of the coil 3V are connected in series, and the coil portions Wa, Wb, Wc of the coil 3W are connected in series. Yes. That is, the coil 3 that is a three-phase coil is connected in series for each phase.

一方、図33(B)では、3相のコイル3U,3V,3WはY結線により結線されているが、コイル3Uのコイル部分Ua,Ub,Ucは並列に接続され、コイル3Vのコイル部分Va,Vb,Vcは並列に接続され、コイル3Wのコイル部分Wa,Wb,Wcは並列に接続されている。すなわち、3相コイルであるコイル3は、相毎に並列に結線されている。図33(A)および(B)に示したコイル3の結線状態の切り替えは、例えば、コイル3U,3V,3Wの各コイル部分に切り替えスイッチを設けることによって、実現することができる。   On the other hand, in FIG. 33B, the three-phase coils 3U, 3V, 3W are connected by Y connection, but the coil portions Ua, Ub, Uc of the coil 3U are connected in parallel, and the coil portion Va of the coil 3V is connected. , Vb, Vc are connected in parallel, and coil portions Wa, Wb, Wc of the coil 3W are connected in parallel. That is, the coil 3 that is a three-phase coil is connected in parallel for each phase. The switching of the connection state of the coil 3 shown in FIGS. 33A and 33B can be realized by providing a changeover switch in each coil portion of the coils 3U, 3V, 3W, for example.

各相において並列接続されたコイル部分の数(すなわち列数)をnとすると、直列接続(図33(A))から並列接続(図33(B))に切り替えることにより、線間電圧は1/n倍に低下する。従って、線間電圧がインバータ最高出力電圧に接近した際に、コイル3の結線状態を直列接続から並列接続に切り替えることにより、弱め界磁の程度を小さく抑える(すなわち弱め電流を小さくする)ことができる。   When the number of coil portions (that is, the number of columns) connected in parallel in each phase is n, the line voltage is 1 by switching from the series connection (FIG. 33A) to the parallel connection (FIG. 33B). / N times. Therefore, when the line voltage approaches the inverter maximum output voltage, the degree of field weakening can be reduced (that is, the current weakening can be reduced) by switching the connection state of the coil 3 from series connection to parallel connection. it can.

性能改善の対象となる負荷条件が2つあり、低速側の回転数N1と、高速側の回転数N2とが、(N2/N1)>nを満足する場合には、コイル3の結線状態を直列接続から並列接続に切り替えただけでは線間電圧がインバータ最大出力電圧よりも大きくなるため、弱め界磁制御が必要となる。そこで、実施の形態1で説明したように、コイル3の結線状態を直列接続から並列接続に切り替えると同時に、コンバータ102の母線電圧を昇圧する。これにより、回転数N1を含む回転数域と回転数N2を含む回転数域の何れにおいても、高い電動機効率および高い電動機トルクが得られる。   If there are two load conditions for performance improvement and the low-speed rotation speed N1 and the high-speed rotation speed N2 satisfy (N2 / N1)> n, the connection state of the coil 3 is Since the line voltage becomes larger than the inverter maximum output voltage simply by switching from the series connection to the parallel connection, field-weakening control is required. Therefore, as described in the first embodiment, the connection state of the coil 3 is switched from serial connection to parallel connection, and at the same time, the bus voltage of the converter 102 is boosted. As a result, high motor efficiency and high motor torque can be obtained in both the rotational speed range including the rotational speed N1 and the rotational speed range including the rotational speed N2.

図34(A)および(B)は、第3の変形例の別の構成例を説明するための模式図である。図34(A)では、3相のコイル3U,3V,3Wはデルタ結線により結線されている。さらに、コイル3Uのコイル部分Ua,Ub,Ucは直列に接続され、コイル3Vのコイル部分Va,Vb,Vcは直列に接続され、コイル3Wのコイル部分Wa,Wb,Wcは直列に接続されている。すなわち、コイル3の各相のコイル部分は直列に接続されている。   FIGS. 34A and 34B are schematic views for explaining another configuration example of the third modification. In FIG. 34A, the three-phase coils 3U, 3V, and 3W are connected by delta connection. Further, the coil portions Ua, Ub, Uc of the coil 3U are connected in series, the coil portions Va, Vb, Vc of the coil 3V are connected in series, and the coil portions Wa, Wb, Wc of the coil 3W are connected in series. Yes. That is, the coil part of each phase of the coil 3 is connected in series.

一方、図34(B)では、3相のコイル3U,3V,3Wはデルタ結線により結線されているが、コイル3Uのコイル部分Ua,Ub,Ucは並列に接続され、コイル3Vのコイル部分Va,Vb,Vcは並列に接続され、コイル3Wのコイル部分Wa,Wb,Wcは並列に接続されている。すなわち、コイル3の各相のコイル部分は並列に接続されている。   On the other hand, in FIG. 34B, the three-phase coils 3U, 3V, 3W are connected by delta connection, but the coil portions Ua, Ub, Uc of the coil 3U are connected in parallel, and the coil portion Va of the coil 3V is connected. , Vb, Vc are connected in parallel, and coil portions Wa, Wb, Wc of the coil 3W are connected in parallel. That is, the coil portions of the respective phases of the coil 3 are connected in parallel.

この場合も、図33(A)および(B)に示した例と同様に、性能改善の対象となる2つの負荷条件のうち、低速側の回転数N1と高速側の回転数N2とが(N2/N1)>nを満足する場合に、コイル3の結線状態を直列接続(図33(A))から並列接続(図33(B))に切り替え、同時にコンバータ102の母線電圧を昇圧する。第3の変形例における他の動作および構成は、実施の形態1と同様である。昇圧後の母線電圧V2は、昇圧前の母線電圧V1に対し、V2≧(V1/n)×N2/N1であればよい。   In this case as well, as in the example shown in FIGS. 33A and 33B, of the two load conditions targeted for performance improvement, the low-speed rotation speed N1 and the high-speed rotation speed N2 are ( When N2 / N1)> n is satisfied, the connection state of the coil 3 is switched from the series connection (FIG. 33A) to the parallel connection (FIG. 33B), and the bus voltage of the converter 102 is boosted at the same time. Other operations and configurations in the third modification are the same as those in the first embodiment. The bus voltage V2 after boosting may be V2 ≧ (V1 / n) × N2 / N1 with respect to the bus voltage V1 before boosting.

このように、第3の変形例では、コンバータ102の結線状態を直列接続と並列接続とで切り替えることにより、弱め界磁の程度を小さく抑え、電動機効率を向上することができる。また、母線電圧V1,V2および回転数N1,N2が、V2≧(V1/n)×N2/N1を満足することにより、回転数N1,N2において高い電動機効率および電動機トルクを得ることができる。   As described above, in the third modified example, by switching the connection state of the converter 102 between the series connection and the parallel connection, it is possible to suppress the degree of field weakening and to improve the motor efficiency. Further, when the bus voltage V1, V2 and the rotational speeds N1, N2 satisfy V2 ≧ (V1 / n) × N2 / N1, high motor efficiency and motor torque can be obtained at the rotational speeds N1, N2.

なお、第1の変形例および第2の変形例において、直列接続(第1の結線状態)と並列接続(第2の結線状態)とを切り替えてもよい。   In the first modification and the second modification, the series connection (first connection state) and the parallel connection (second connection state) may be switched.

第4の変形例.
上述した実施の形態1では、室内温度センサ54によって検出した室内温度Taと設定温度Tsとの差ΔTの絶対値を閾値ΔTrと比較して、コイル3の結線状態およびコンバータ102の母線電圧を切り替えたが、室内温度Taに基づいて空調負荷を算出し、空調負荷に基づいてコイル3の結線状態およびコンバータ102の母線電圧を切り替えてもよい。
Fourth modification.
In the first embodiment described above, the absolute value of the difference ΔT between the room temperature Ta detected by the room temperature sensor 54 and the set temperature Ts is compared with the threshold value ΔTr, and the connection state of the coil 3 and the bus voltage of the converter 102 are switched. However, the air conditioning load may be calculated based on the room temperature Ta, and the connection state of the coil 3 and the bus voltage of the converter 102 may be switched based on the air conditioning load.

図35は、第4の変形例の空気調和機の基本動作を示すフローチャートである。ステップS101〜S105は、実施の形態1と同様である。ステップS104で電動機1を起動したのち、運転停止信号を受信していなければ(ステップS105)、制御装置50は、室内温度センサ54で検出した室内温度Taと、リモコン55により設定された設定温度Tsとの温度差ΔTを取得し(ステップS201)、この温度差ΔTに基づき、空調負荷を算出する(ステップS202)。   FIG. 35 is a flowchart showing the basic operation of the air conditioner of the fourth modified example. Steps S101 to S105 are the same as those in the first embodiment. If the operation stop signal is not received after starting the motor 1 in step S104 (step S105), the control device 50 detects the indoor temperature Ta detected by the indoor temperature sensor 54 and the set temperature Ts set by the remote controller 55. Is obtained (step S201), and the air conditioning load is calculated based on the temperature difference ΔT (step S202).

次に、算出した空調負荷に基づき、コイル3のデルタ結線からY結線への切り替えの要否を判断する。すなわち、コイル3の結線状態がデルタ結線であって、なお且つ、ステップS202で算出した空調負荷が閾値(空調負荷の基準値)以下か否かを判断する(ステップS203)。   Next, based on the calculated air conditioning load, it is determined whether or not switching from the delta connection to the Y connection of the coil 3 is necessary. That is, it is determined whether the connection state of the coil 3 is a delta connection and the air conditioning load calculated in step S202 is equal to or less than a threshold value (reference value of the air conditioning load) (step S203).

ステップS203での比較の結果、コイル3の結線状態がデルタ結線で、且つ空調負荷が閾値以下であれば、図11に示したステップS121〜S124の処理を行う。図11のステップS121〜S124では、実施の形態1で説明したように、デルタ結線からY結線への切り替えおよびコンバータ102による母線電圧の昇圧を行う。   As a result of the comparison in step S203, if the connection state of the coil 3 is a delta connection and the air conditioning load is equal to or less than the threshold value, the processes of steps S121 to S124 shown in FIG. 11 are performed. In steps S121 to S124 in FIG. 11, as described in the first embodiment, switching from the delta connection to the Y connection and boosting of the bus voltage by the converter 102 are performed.

上記ステップS203での比較の結果、コイル3の結線状態がデルタ結線でない場合(Y結線である場合)、あるいは、空調負荷が閾値より大きい場合(すなわちY結線に切り替える必要がない場合)には、ステップS204に進む。   As a result of the comparison in step S203, when the connection state of the coil 3 is not delta connection (when it is Y connection), or when the air conditioning load is larger than the threshold (that is, when it is not necessary to switch to Y connection), Proceed to step S204.

ステップS204では、Y結線からデルタ結線への切り替えの要否を判断する。すなわち、コイル3の結線状態がY結線であって、なお且つ、ステップS202で算出した空調負荷が閾値より大きいか否かを判断する。   In step S204, it is determined whether or not switching from the Y connection to the delta connection is necessary. That is, it is determined whether the connection state of the coil 3 is the Y connection and the air conditioning load calculated in step S202 is greater than the threshold value.

ステップS204での比較の結果、コイル3の結線状態がY結線で、且つ、空調負荷が閾値より大きければ、図12に示したステップS131〜S134の処理を行う。図12のステップS131〜S134では、実施の形態1で説明したように、Y結線からデルタ結線への切り替えおよびコンバータ102による母線電圧の降圧を行う。   As a result of the comparison in step S204, if the connection state of the coil 3 is Y-connection and the air conditioning load is larger than the threshold value, the processing in steps S131 to S134 shown in FIG. 12 is performed. In steps S131 to S134 in FIG. 12, as described in the first embodiment, switching from the Y connection to the delta connection and the step-down of the bus voltage by the converter 102 are performed.

上記ステップS204での比較の結果、コイル3の結線状態がY結線でない場合(デルタ結線である場合)、あるいは、空調負荷が閾値より大きい場合(すなわちデルタ結線に切り替える必要がない場合)には、ステップS105に戻る。運転停止信号を受信した場合の処理(ステップS109〜S111)は、実施の形態1と同様である。第4の変形例における他の動作および構成は、実施の形態1と同様である。   As a result of the comparison in step S204, when the connection state of the coil 3 is not Y connection (when delta connection), or when the air conditioning load is larger than a threshold value (that is, when it is not necessary to switch to delta connection), The process returns to step S105. The processing (steps S109 to S111) when the operation stop signal is received is the same as that in the first embodiment. Other operations and configurations in the fourth modification are the same as those in the first embodiment.

このように、第4の変形例では、室内温度Taに基づいて空調負荷を算出し、算出した空調負荷に基づいてコイル3の結線状態およびコンバータ102の母線電圧を切り替えているため、空気調和機5の負荷変動に対して、圧縮機41の運転状態を迅速に対応させることができ、快適性を向上することができる。   Thus, in the fourth modification, the air conditioning load is calculated based on the room temperature Ta, and the connection state of the coil 3 and the bus voltage of the converter 102 are switched based on the calculated air conditioning load. Thus, the operating state of the compressor 41 can be quickly responded to the load fluctuation of 5, and the comfort can be improved.

なお、第1の変形例、第2の変形例および第3の変形例において、空調負荷に基づいてコイル3の結線状態およびコンバータ102の母線電圧の切り替えを行ってもよい。   In the first modification, the second modification, and the third modification, the connection state of the coil 3 and the bus voltage of the converter 102 may be switched based on the air conditioning load.

第5の変形例.
上述した実施の形態1では、室内温度センサ54によって検出した室内温度Taと設定温度Tsとの温度差ΔTに基づいてコイル3の結線状態およびコンバータ102の母線電圧を切り替えたが、電動機1の回転数に基づいてコイル3の結線状態およびコンバータ102の母線電圧を切り替えてもよい。
Fifth modification.
In the first embodiment described above, the connection state of the coil 3 and the bus voltage of the converter 102 are switched based on the temperature difference ΔT between the room temperature Ta detected by the room temperature sensor 54 and the set temperature Ts. The connection state of the coil 3 and the bus voltage of the converter 102 may be switched based on the number.

図36は、第5の変形例の空気調和機の基本動作を示すフローチャートである。ステップS101〜S105は、実施の形態1と同様である。ステップS104で電動機1を起動したのち、運転停止信号を受信していなければ(ステップS105)、制御装置50は、電動機1の回転数を取得する(ステップS301)。電動機1の回転数は、インバータ103の出力電流の周波数であり、電動機1に取り付けた電流センサ等を用いて検出することができる。   FIG. 36 is a flowchart showing the basic operation of the air conditioner of the fifth modified example. Steps S101 to S105 are the same as those in the first embodiment. After starting the electric motor 1 in step S104, if the operation stop signal has not been received (step S105), the control device 50 acquires the rotational speed of the electric motor 1 (step S301). The rotation speed of the electric motor 1 is the frequency of the output current of the inverter 103 and can be detected using a current sensor or the like attached to the electric motor 1.

次に、この電動機1の回転数に基づき、コイル3のデルタ結線からY結線への切り替えの要否を判断する。すなわち、コイル3の結線状態がデルタ結線であって、なお且つ、電動機1の回転数が閾値(回転数の基準値)以下か否かを判断する(ステップS302)。   Next, based on the rotational speed of the electric motor 1, it is determined whether or not it is necessary to switch the coil 3 from the delta connection to the Y connection. That is, it is determined whether the connection state of the coil 3 is a delta connection and the rotation speed of the electric motor 1 is equal to or less than a threshold value (reference value of the rotation speed) (step S302).

暖房運転の場合、ステップS302で用いる閾値は、暖房中間条件に相当する回転数N1と、暖房定格条件に相当する回転数N2との間の値(より望ましくは中間値)であることが望ましい。また、冷房運転の場合、ステップS302で用いる閾値は、冷房中間条件に相当する回転数N1と、冷房定格条件に相当する回転数N2との間の値(より望ましくは中間値)であることが望ましい。   In the case of heating operation, the threshold value used in step S302 is preferably a value (more preferably an intermediate value) between the rotation speed N1 corresponding to the heating intermediate condition and the rotation speed N2 corresponding to the heating rated condition. In the case of the cooling operation, the threshold used in step S302 is a value (more preferably an intermediate value) between the rotation speed N1 corresponding to the cooling intermediate condition and the rotation speed N2 corresponding to the cooling rated condition. desirable.

例えば冷凍能力6.3kWの家庭用の空気調和機の場合、暖房中間条件に相当する回転数N1が35rpsであり、暖房定格条件に相当する回転数N2が85rpsであるため、ステップS302で用いる閾値は、回転数N1と回転数N2との中間値である60rpsが望ましい。   For example, in the case of a domestic air conditioner having a refrigeration capacity of 6.3 kW, the rotation speed N1 corresponding to the heating intermediate condition is 35 rps, and the rotation speed N2 corresponding to the heating rated condition is 85 rps. Is preferably 60 rps, which is an intermediate value between the rotational speed N1 and the rotational speed N2.

但し、電動機1の回転数は変動する可能性がある。そのため、このステップS302では、電動機1の回転数が閾値以上である状態が、予め設定した時間に亘って継続するか否かを判断する。   However, the rotation speed of the electric motor 1 may fluctuate. Therefore, in this step S302, it is determined whether or not the state where the rotational speed of the electric motor 1 is equal to or greater than the threshold value continues for a preset time.

ステップS302での比較の結果、コイル3の結線状態がデルタ結線で、且つ電動機1の回転数が閾値以下であれば、図11に示したステップS121〜S124の処理を行う。図11のステップS121〜S124では、実施の形態1で説明したように、デルタ結線からY結線への切り替えおよびコンバータ102の母線電圧の昇圧を行う。   As a result of the comparison in step S302, if the connection state of the coil 3 is delta connection and the rotation speed of the electric motor 1 is equal to or less than the threshold value, the processing of steps S121 to S124 shown in FIG. 11 is performed. In steps S121 to S124 in FIG. 11, as described in the first embodiment, switching from delta connection to Y connection and boosting of the bus voltage of converter 102 are performed.

上記ステップS302での比較の結果、コイル3の結線状態がデルタ結線でない場合(Y結線である場合)、あるいは、電動機1の回転数が閾値より大きい場合(すなわちY結線に切り替える必要がない場合)には、ステップS303に進む。   As a result of the comparison in step S302, when the connection state of the coil 3 is not delta connection (when it is Y connection), or when the rotation speed of the motor 1 is larger than the threshold value (that is, when it is not necessary to switch to Y connection). In step S303, the process proceeds to step S303.

ステップS303では、Y結線からデルタ結線への切り替えの要否を判断する。すなわち、コイル3の結線状態がY結線であって、なお且つ、電動機1の回転数が閾値より大きいか否かを判断する。   In step S303, it is determined whether or not switching from the Y connection to the delta connection is necessary. That is, it is determined whether or not the connection state of the coil 3 is the Y connection and the rotation speed of the electric motor 1 is greater than the threshold value.

ステップS303での比較の結果、コイル3の結線状態がY結線で、且つ、電動機1の回転数が閾値より大きければ、図12に示したステップS131〜S134の処理を行う。図12のステップS131〜S134では、実施の形態1で説明したように、Y結線からデルタ結線への切り替えおよびコンバータ102の母線電圧の降圧を行う。   As a result of the comparison in step S303, if the connection state of the coil 3 is Y-connection and the rotation speed of the electric motor 1 is larger than the threshold value, the processing of steps S131 to S134 shown in FIG. 12 is performed. In steps S131 to S134 in FIG. 12, as described in the first embodiment, switching from the Y connection to the delta connection and the reduction of the bus voltage of the converter 102 are performed.

上記ステップS303での比較の結果、コイル3の結線状態がY結線でない場合(デルタ結線である場合)、あるいは、電動機1の回転数が閾値より大きい場合(すなわちデルタ結線に切り替える必要がない場合)には、ステップS105に戻る。運転停止信号を受信した場合の処理(ステップS109〜S111)は、実施の形態1と同様である。第5の変形例における他の動作および構成は、実施の形態1と同様である。   As a result of the comparison in step S303, when the connection state of the coil 3 is not the Y connection (when it is a delta connection), or when the rotation speed of the electric motor 1 is larger than the threshold (that is, when it is not necessary to switch to the delta connection). Returns to step S105. The processing (steps S109 to S111) when the operation stop signal is received is the same as that in the first embodiment. Other operations and configurations in the fifth modification are the same as those in the first embodiment.

このように、第5の変形例では、電動機1の回転数に基づいてコイル3の結線状態およびコンバータ102の母線電圧を切り替えることにより、高い電動機効率および高い電動機トルクを得ることができる。   Thus, in the fifth modification, high motor efficiency and high motor torque can be obtained by switching the connection state of the coil 3 and the bus voltage of the converter 102 based on the rotation speed of the motor 1.

なお、第1の変形例、第2の変形例および第3の変形例において、電動機1の回転数に基づいてコイル3の結線状態およびコンバータ102の母線電圧の切り替えを行ってもよい。   In the first modification, the second modification, and the third modification, the connection state of the coil 3 and the bus voltage of the converter 102 may be switched based on the rotation speed of the electric motor 1.

なお、ここでは、圧縮機の一例としてロータリー圧縮機8について説明したが、各実施の形態の電動機は、ロータリー圧縮機8以外の圧縮機に適用してもよい。   Here, the rotary compressor 8 has been described as an example of the compressor, but the electric motor of each embodiment may be applied to a compressor other than the rotary compressor 8.

実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

<空気調和機の構成>
図37は、実施の形態2の空気調和機500を有する空調システム600の構成を示すブロック図である。図38は、実施の形態2の空気調和機500の構成を示すブロック図である。図39は、実施の形態2の空気調和機500の制御系を示すブロック図である。図40は、実施の形態2の駆動装置100aの制御系を示すブロック図である。
<Configuration of air conditioner>
FIG. 37 is a block diagram showing a configuration of an air conditioning system 600 having the air conditioner 500 of the second embodiment. FIG. 38 is a block diagram showing the configuration of the air conditioner 500 according to the second embodiment. FIG. 39 is a block diagram illustrating a control system of air conditioner 500 according to the second embodiment. FIG. 40 is a block diagram illustrating a control system of drive device 100a according to the second embodiment.

実施の形態2では、空調システム600は、空気調和機500と、通信装置501とを有する。実施の形態2の空気調和機500は、圧縮機状態検出部としての圧縮機温度センサ71をさらに備える(図39)。圧縮機温度センサ71は、ロータリー圧縮機8の状態を示す圧縮機温度を検出する温度センサである。ただし、圧縮機状態検出部は、ロータリー圧縮機8の状態を検出可能な検出器であればよく、温度センサに限られない。   In Embodiment 2, the air conditioning system 600 includes an air conditioner 500 and a communication device 501. The air conditioner 500 of Embodiment 2 further includes a compressor temperature sensor 71 as a compressor state detection unit (FIG. 39). The compressor temperature sensor 71 is a temperature sensor that detects a compressor temperature indicating the state of the rotary compressor 8. However, the compressor state detection part should just be a detector which can detect the state of the rotary compressor 8, and is not restricted to a temperature sensor.

図40に示される例では、駆動装置100aは、コイル3に印加される母線電圧を生成するコンバータ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、圧縮機温度センサ71とを備えて構成される。コンバータ102には、交流(AC)電源である電源101から電力が供給される。   In the example shown in FIG. 40, the drive device 100 a switches the converter 102 that generates the bus voltage applied to the coil 3, the inverter 103 that outputs an AC voltage to the coil 3 of the electric motor 1, and the connection state of the coil 3. The connection switching part 60, the control apparatus 50, and the compressor temperature sensor 71 are comprised. Power is supplied to the converter 102 from a power source 101 which is an alternating current (AC) power source.

圧縮機温度センサ71を除いて、実施の形態2の駆動装置100aの構成は、実施の形態1の駆動装置100の構成とそれぞれ同様である。ただし、圧縮機温度センサ71は、駆動装置100aの構成要素でなくてもよい。駆動装置100aは、ロータリー圧縮機8と共に用いられ、電動機1を駆動する。   Except for the compressor temperature sensor 71, the configuration of the drive device 100a of the second embodiment is the same as the configuration of the drive device 100 of the first embodiment. However, the compressor temperature sensor 71 may not be a component of the drive device 100a. The driving device 100 a is used together with the rotary compressor 8 and drives the electric motor 1.

図41は、通信装置501の構成を示す図である。
通信装置501は、リモートコントローラ(例えば、実施の形態1で説明したリモコン55)、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、又はスマートフォンである。通信装置501は、空気調和機500の動作モード(以下、単に「動作モード」ともいう)を入力するための入力装置501aと、動作モードを表示するための表示器501bとを有する。
FIG. 41 is a diagram illustrating a configuration of the communication device 501.
The communication device 501 is a remote controller (for example, the remote controller 55 described in Embodiment 1), a personal computer, a server computer, or a smartphone. The communication device 501 includes an input device 501a for inputting an operation mode (hereinafter also simply referred to as “operation mode”) of the air conditioner 500, and a display 501b for displaying the operation mode.

通信装置501は、無線通信又は有線通信で空気調和機500と通信可能である。通信装置501は、空気調和機500の動作モードを制御するための制御信号としての動作モード信号を空気調和機500に送信する。   The communication device 501 can communicate with the air conditioner 500 by wireless communication or wired communication. The communication device 501 transmits an operation mode signal as a control signal for controlling the operation mode of the air conditioner 500 to the air conditioner 500.

入力装置501aは、例えば、ボタン、タッチパネル、又はキーボードなどの入力インターフェイスである。ユーザは、入力装置501aを用いて動作モード及び設定温度を空気調和機500に入力することができる。ユーザによって通信装置501に入力された情報(例えば、動作モード又は設定温度)は、制御信号として空気調和機500(具体的には、信号受信部56)に向けて送信される。空気調和機500の信号受信部56は、通信装置501から送信された制御信号(例えば、動作モードを示す動作モード信号又は設定温度を示す設定温度信号)を受信する。   The input device 501a is an input interface such as a button, a touch panel, or a keyboard. The user can input the operation mode and the set temperature to the air conditioner 500 using the input device 501a. Information (for example, operation mode or set temperature) input to the communication device 501 by the user is transmitted to the air conditioner 500 (specifically, the signal receiving unit 56) as a control signal. The signal receiver 56 of the air conditioner 500 receives a control signal (for example, an operation mode signal indicating an operation mode or a set temperature signal indicating a set temperature) transmitted from the communication device 501.

表示器501bには、ユーザによって入力された情報(例えば、動作モード)が表示される。さらに、通信装置501が空気調和機500の現在の動作モードを空気調和機500から受信したとき、空気調和機500の現在の動作モードが表示器501bに表示される。表示器501bは、動作モードを知らせるためのLED(発光ダイオード)などのランプを有してもよい。表示器501bと同じ機能を持つ表示器が空気調和機500に備えられていてもよい。   Information (for example, operation mode) input by the user is displayed on the display 501b. Further, when the communication device 501 receives the current operation mode of the air conditioner 500 from the air conditioner 500, the current operation mode of the air conditioner 500 is displayed on the display 501b. The indicator 501b may include a lamp such as an LED (light emitting diode) for informing the operation mode. The air conditioner 500 may be provided with a display device having the same function as the display device 501b.

通信装置501から送信された制御信号は、直接的に空気調和機500に入力されなくてもよい。例えば、ユーザは、クラウドコンピューティングを用いて動作モードを空気調和機500に送信してもよい。この場合、通信装置501から送信された制御信号は、通信装置501と通信可能に接続されたコンピュータを介して空気調和機500に送信される。   The control signal transmitted from the communication device 501 may not be input directly to the air conditioner 500. For example, the user may transmit the operation mode to the air conditioner 500 using cloud computing. In this case, the control signal transmitted from the communication device 501 is transmitted to the air conditioner 500 via a computer that is communicably connected to the communication device 501.

信号受信部56に入力された動作モード信号は、制御装置50に転送される。本実施の形態では、信号受信部56に入力された動作モード信号は、室内制御装置50aに入力される。さらに、信号受信部56から転送された動作モード信号に基づく信号が、室内制御装置50aから室外制御装置50bに転送される。室内制御装置50aから転送される信号は、動作モード信号と同じ信号でもよく、動作モード信号に基づいて変換された信号でもよい。   The operation mode signal input to the signal receiving unit 56 is transferred to the control device 50. In the present embodiment, the operation mode signal input to the signal receiving unit 56 is input to the indoor control device 50a. Further, a signal based on the operation mode signal transferred from the signal receiving unit 56 is transferred from the indoor control device 50a to the outdoor control device 50b. The signal transferred from the indoor control device 50a may be the same signal as the operation mode signal, or may be a signal converted based on the operation mode signal.

制御装置50は、信号受信部56から動作モード信号を受信し、動作モード信号に基づいて空気調和機500の動作モードを制御する。具体的には、制御装置50は、ユーザによって指定された動作モードに応じて、コイル3の結線状態を制御する。すなわち、制御装置50は、動作モード信号に基づいて結線切り替え部60を制御することにより動作モードを制御する。制御装置50は、動作モードが変更されるまでコイル3の結線状態を維持するように結線切り替え部60を制御することが望ましい。これにより、結線の切り替えを行うための制御を簡略化することができ、結線の切り替え回数を低減することができる。   The control device 50 receives the operation mode signal from the signal receiving unit 56 and controls the operation mode of the air conditioner 500 based on the operation mode signal. Specifically, the control apparatus 50 controls the connection state of the coil 3 according to the operation mode designated by the user. That is, the control device 50 controls the operation mode by controlling the connection switching unit 60 based on the operation mode signal. It is desirable that the control device 50 controls the connection switching unit 60 so as to maintain the connection state of the coil 3 until the operation mode is changed. Thereby, the control for switching the connection can be simplified, and the number of times of switching the connection can be reduced.

結線切り替え部60は、制御装置50の制御に従って、コイル3の結線状態をY結線(第1の結線状態)と、デルタ結線(第2の結線状態)との間で切り替える。デルタ結線は、コイル3の線間電圧をY結線よりも下げる。   The connection switching unit 60 switches the connection state of the coil 3 between the Y connection (first connection state) and the delta connection (second connection state) according to the control of the control device 50. In the delta connection, the line voltage of the coil 3 is lower than that of the Y connection.

コイル3の結線状態がY結線であるとき、電動機1の低速回転の効率を高めることができる。一方、コイル3の結線状態がデルタ結線であるとき、電動機1の高速回転の効率を高めることができる。コイル3の結線状態がデルタ結線であるときの電動機1の最大出力は、コイル3の結線状態がY結線であるときの電動機1の最大出力よりも大きい。   When the connection state of the coil 3 is a Y connection, the efficiency of the low speed rotation of the electric motor 1 can be increased. On the other hand, when the connection state of the coil 3 is a delta connection, the efficiency of high-speed rotation of the electric motor 1 can be increased. The maximum output of the electric motor 1 when the connection state of the coil 3 is a delta connection is larger than the maximum output of the electric motor 1 when the connection state of the coil 3 is a Y connection.

さらに、制御装置50は、動作モード信号に基づいてコンバータ102を制御することにより動作モードを制御する。本実施の形態では、制御装置50は、動作モードが変更されるまで母線電圧が一定に維持されるようにコンバータ102を制御する。これにより、母線電圧の制御を簡略化することができる。   Further, control device 50 controls the operation mode by controlling converter 102 based on the operation mode signal. In the present embodiment, control device 50 controls converter 102 so that the bus voltage is maintained constant until the operation mode is changed. Thereby, the control of the bus voltage can be simplified.

電動機1の回転数が増加するほどコイル3に発生する誘起電圧が増加し、これにより母線電圧が不足する。したがって、実施の形態1で説明したように、電動機1の回転数が予め設定した回転数に達すると、制御装置50はインバータ103を制御し、インバータ103が弱め界磁制御を開始する。弱め界磁制御では、制御装置50は、母線電圧が昇圧されるようにコンバータ102を制御する。これにより電動機1の効率を改善することができる。   As the number of revolutions of the electric motor 1 increases, the induced voltage generated in the coil 3 increases, and thereby the bus voltage becomes insufficient. Therefore, as described in the first embodiment, when the rotation speed of electric motor 1 reaches a preset rotation speed, control device 50 controls inverter 103, and inverter 103 starts field weakening control. In field weakening control, control device 50 controls converter 102 so that the bus voltage is boosted. Thereby, the efficiency of the electric motor 1 can be improved.

一方、電動機1が低速回転であるとき、制御装置50は、母線電圧が昇圧されないようにコンバータ102を制御する。これにより、母線電圧の昇圧に伴うエネルギーロスを避け、電動機1の効率を改善することができる。   On the other hand, when motor 1 is rotating at a low speed, control device 50 controls converter 102 so that the bus voltage is not boosted. Thereby, the energy loss accompanying boosting of the bus voltage can be avoided, and the efficiency of the electric motor 1 can be improved.

最適な母線電圧は、電動機1の回転数及びコイル3の結線状態に依存している。前述のように、電動機1の回転数が増加するほど母線電圧の昇圧による電動機1の効率の改善効果は大きい。ただし、Y結線における電動機1の回転数がデルタ結線における電動機1の回転数と同じであるとき、Y結線に比べて、デルタ結線は、コイル3における誘起電圧を低下させ、母線電圧の裕度を向上させる。したがって、コイル3の結線状態がデルタ結線であるとき、母線電圧を昇圧させる必要性が小さい。すなわち、電動機1の回転数と結線状態の組み合わせに応じて最適な母線電圧が変化するため、制御装置50は、電動機1の回転数及び結線状態に応じて母線電圧を制御する。   The optimum bus voltage depends on the rotational speed of the electric motor 1 and the connection state of the coil 3. As described above, the effect of improving the efficiency of the electric motor 1 by increasing the bus voltage increases as the rotational speed of the electric motor 1 increases. However, when the rotation speed of the motor 1 in the Y connection is the same as the rotation speed of the motor 1 in the delta connection, the delta connection reduces the induced voltage in the coil 3 and increases the margin of the bus voltage compared to the Y connection. Improve. Therefore, when the connection state of the coil 3 is a delta connection, the necessity for boosting the bus voltage is small. That is, since the optimal bus voltage changes according to the combination of the rotation speed and the connection state of the electric motor 1, the control device 50 controls the bus voltage according to the rotation speed and the connection state of the electric motor 1.

電動機1の起動時は、コイル3の結線状態がデルタ結線であることが望ましい。例えば、空気調和機の運転を開始するための電源オンを示す動作モード信号が制御装置50に入力されてから電動機1が駆動を開始するまでにコイル3の結線状態がデルタ結線であるように、制御装置50は、結線切り替え部60を制御する。電動機1が駆動を開始した後、制御装置50は、動作モードに応じてコイル3の結線状態を制御する。   When the motor 1 is started, it is desirable that the connection state of the coil 3 is a delta connection. For example, so that the connection state of the coil 3 is a delta connection from when the operation mode signal indicating power-on for starting the operation of the air conditioner is input to the control device 50 until the motor 1 starts driving, The control device 50 controls the connection switching unit 60. After the electric motor 1 starts driving, the control device 50 controls the connection state of the coil 3 according to the operation mode.

動作モードの切り替えは、タイマー予約機能を用いて、ユーザが動作モードを入力した時から予め定められた時間の経過後に行われてもよい。さらに、ユーザの直接的な指示に関わらず、ユーザの空気調和機500の使用履歴、ユーザの嗜好、又は電力消費データ等の各種個人データに基づいて動作モードの切り替えタイミングを自動判断する制御プログラムを用いて、動作モードの切り替えが行われてもよい。特に、クラウドコンピューティングで空気調和機500への制御信号の送信が行われる場合、サーバーに各種個人データを保存することができ、サーバーに保存された各種個人データを用いて動作モードの切り替えタイミングの演算を行うことができる。   Switching of the operation mode may be performed after elapse of a predetermined time from when the user inputs the operation mode by using the timer reservation function. Furthermore, a control program for automatically determining the switching timing of the operation mode based on various personal data such as the user's use history of the air conditioner 500, the user's preference, or the power consumption data regardless of the direct instruction of the user. In use, the operation mode may be switched. In particular, when a control signal is transmitted to the air conditioner 500 by cloud computing, various personal data can be stored in the server, and operation mode switching timing can be determined using the various personal data stored in the server. Arithmetic can be performed.

クラウドコンピューティングを用いる場合、十分なデータ保存容量及び計算処理速度が得られるので、動作モードの自動切り替えを行うための構成に適している。ただし、制御装置50に各種個人データを保存してもよく、制御装置50に備えられた演算部が動作モードの自動切り替えタイミングを演算してもよい。   When using cloud computing, a sufficient data storage capacity and calculation processing speed can be obtained, which is suitable for a configuration for automatically switching operation modes. However, various personal data may be stored in the control device 50, and a calculation unit provided in the control device 50 may calculate the automatic switching timing of the operation mode.

制御装置50は、動作モードと結線状態との対応関係を示したテーブルデータに基づき、適切な結線状態を選択し、結線切り替え部60を制御する。動作モードと母線電圧との対応関係を示したテーブルデータは、メモリ58に予め保存されている。各動作モードに対する母線電圧の昇圧は、その動作モードで想定される電動機1の負荷及び結線状態に基づいて決定される。   The control device 50 selects an appropriate connection state based on the table data indicating the correspondence relationship between the operation mode and the connection state, and controls the connection switching unit 60. Table data indicating the correspondence between the operation mode and the bus voltage is stored in the memory 58 in advance. The boost of the bus voltage for each operation mode is determined based on the load and connection state of the electric motor 1 assumed in the operation mode.

さらに、制御装置50は、室内温度センサ54によって検出された室内温度と設定温度とに基づいてコイル3の結線状態及び母線電圧を制御してもよい。例えば、室内温度と設定温度との差が3℃以上であるとき、制御装置50は、コイル3の結線状態がデルタ結線であるように結線切り替え部60を制御し、コンバータ102から出力される母線電圧が昇圧されるようにコンバータ102を制御する。これにより、急激な設定温度の変化に追従するために高負荷な運転を行うことができる。   Furthermore, the control device 50 may control the connection state and the bus voltage of the coil 3 based on the room temperature detected by the room temperature sensor 54 and the set temperature. For example, when the difference between the room temperature and the set temperature is 3 ° C. or more, the control device 50 controls the connection switching unit 60 so that the connection state of the coil 3 is a delta connection, and the bus output from the converter 102 The converter 102 is controlled so that the voltage is boosted. As a result, a high-load operation can be performed in order to follow a sudden change in the set temperature.

空気調和機500は複数の動作モードを有する。本実施の形態では、第1の動作モードとして、「冷房モード(以下、冷房ともいう)」、「弱冷房除湿モード(以下、弱冷房除湿ともいう)」、「送風モード(以下、送風ともいう)」、「弱運転モード(以下、弱運転ともいう)」、及び「節電モード(以下、節電ともいう)」が用いられる。第2の動作モードとして、「暖房モード(以下、暖房ともいう)」、「再熱除湿モード(以下、再熱除湿ともいう)」、「衣類乾燥モード(以下、衣類乾燥ともいう)」、及び「強運転モード(以下、強運転ともいう)」が用いられる。   The air conditioner 500 has a plurality of operation modes. In the present embodiment, as the first operation mode, “cooling mode (hereinafter also referred to as cooling)”, “weak cooling and dehumidification mode (hereinafter also referred to as weak cooling and dehumidification)”, and “air blowing mode (hereinafter also referred to as air blowing). ) ”,“ Weak operation mode (hereinafter also referred to as weak operation) ”, and“ power saving mode (hereinafter also referred to as power saving) ”. As the second operation mode, “heating mode (hereinafter also referred to as heating)”, “reheat dehumidification mode (hereinafter also referred to as reheat dehumidification)”, “clothing drying mode (hereinafter also referred to as clothing drying)”, and The “strong driving mode (hereinafter also referred to as strong driving)” is used.

次に空気調和機500における各動作モードの動作の一例について説明する。
本実施の形態では、空気調和機500は4.0kw用である。コイル3の結線状態がデルタ結線であるとき、電動機1の定格回転数は、60rpsである。コンバータ102が昇圧を行うとき、母線電圧は最大1.5倍まで増大する。
Next, an example of the operation in each operation mode in the air conditioner 500 will be described.
In the present embodiment, the air conditioner 500 is for 4.0 kw. When the connection state of the coil 3 is a delta connection, the rated rotational speed of the electric motor 1 is 60 rps. When the converter 102 boosts, the bus voltage increases up to 1.5 times.

第1の動作モードでは、第2の動作モードに比べて電動機1の負荷が小さいので、制御装置50は、コイル3の結線状態がY結線であるように結線切り替え部60を制御する。これに対し、第2の動作モードでは、第1の動作モードに比べて電動機1の負荷が大きいので、制御装置50は、コイル3の結線状態がデルタ結線であるように結線切り替え部60を制御する。特に「強運転」は、室温変動が激しい状況における使用が想定される動作モードであるため、急激な温度変化にも対応することが望ましい。したがって、「強運転」では、コイル3の結線状態が、電動機1の最大出力に優れたデルタ結線であることが望ましい。   In the first operation mode, since the load of the electric motor 1 is smaller than that in the second operation mode, the control device 50 controls the connection switching unit 60 so that the connection state of the coil 3 is the Y connection. On the other hand, in the second operation mode, since the load of the electric motor 1 is larger than that in the first operation mode, the control device 50 controls the connection switching unit 60 so that the connection state of the coil 3 is a delta connection. To do. In particular, “strong operation” is an operation mode that is assumed to be used in a situation where the room temperature fluctuates severely. Therefore, in the “strong operation”, it is desirable that the connection state of the coil 3 is a delta connection excellent in the maximum output of the electric motor 1.

冷房モードは、室温を低下させることを目的とした運転モードである。冷房モードでは、外気温が目標室温より高い状態で空気調和機500が運転され、冷媒を介した熱交換によって室外機5B側の熱交換器が相対的に高温になり、室内機5A側の熱交換器が相対的に低温になる。低温となった室内機5A側の熱交換器を通して送風を行うことで、室内に冷気が送り込まれる。   The cooling mode is an operation mode for the purpose of lowering the room temperature. In the cooling mode, the air conditioner 500 is operated in a state where the outside air temperature is higher than the target room temperature, the heat exchanger on the outdoor unit 5B side becomes relatively high by heat exchange via the refrigerant, and the heat on the indoor unit 5A side The exchanger becomes relatively cold. By blowing air through the heat exchanger on the indoor unit 5A side that has become low temperature, cold air is sent into the room.

弱冷房除湿モードは、室内の湿度を低下させることを目的とした運転モードである。弱冷房除湿モードでは、冷房の冷凍サイクルを利用して除湿を行う。具体的には、室内機5A側の熱交換器において外気が冷やされ、外気に含まれる水蒸気の一部が凝縮し、熱交換器の表面に水分が付着する。熱交換器の表面に付着した水分が取り除かれた後、水分量が少なくなった外気を室内に送り込むことで、室内の湿度を低下させることができる。一般的に、湿度が下がるほどユーザの体感温度は低下する。弱冷房除湿モードでは、ユーザの体感温度が下がり過ぎない程度に除湿運転を抑える必要があるため、冷房モードよりも電動機1の負荷が小さい。   The weak cooling and dehumidifying mode is an operation mode for the purpose of reducing indoor humidity. In the weak cooling and dehumidifying mode, dehumidification is performed using a cooling refrigeration cycle. Specifically, the outside air is cooled in the heat exchanger on the indoor unit 5A side, a part of the water vapor contained in the outside air is condensed, and moisture adheres to the surface of the heat exchanger. After the moisture adhering to the surface of the heat exchanger is removed, the indoor humidity can be lowered by sending the outside air with a reduced amount of moisture into the room. Generally, the temperature of the user's sensation decreases as the humidity decreases. In the weak cooling and dehumidifying mode, it is necessary to suppress the dehumidifying operation to such an extent that the user's sensible temperature does not decrease too much, so the load on the electric motor 1 is smaller than in the cooling mode.

送風モードは、空気調和機500において冷凍サイクルを用いずに送風を行うか、または冷凍サイクルを僅かに用いて送風を行う動作モードである。冷凍サイクルの負荷が小さいため、電動機1の負荷は他の動作モードと比較して小さい。送風モードにおいて、冷凍サイクルを用いずに送風を行うとき、コイル3の結線状態を切り替えなくてもよい。冷凍サイクルを用いない場合、圧縮機41内の電動機1が駆動しないので、コイル3の結線状態は空気調和機500の運転特性に影響しない。   The air blowing mode is an operation mode in which air is blown in the air conditioner 500 without using a refrigeration cycle, or air is blown using a refrigeration cycle slightly. Since the load of the refrigeration cycle is small, the load of the electric motor 1 is small compared to other operation modes. In the air blowing mode, when the air is blown without using the refrigeration cycle, the connection state of the coil 3 may not be switched. When the refrigeration cycle is not used, the electric motor 1 in the compressor 41 is not driven, so that the connection state of the coil 3 does not affect the operation characteristics of the air conditioner 500.

弱運転モードは、冷房運転又は暖房運転を行う運転モードである。ただし、冷房モード及び暖房モードと比較して、冷凍サイクルの熱交換量を減少させ、送風量を減少させる。これにより、空調能力(冷房強度又は暖房強度)が低下し、電力消費が抑えられる。冷凍サイクルの負荷が小さいので、冷房モード及び暖房モードと比較して電動機1の負荷が小さい。   The weak operation mode is an operation mode in which cooling operation or heating operation is performed. However, as compared with the cooling mode and the heating mode, the heat exchange amount of the refrigeration cycle is reduced, and the air flow rate is reduced. Thereby, an air-conditioning capability (cooling intensity | strength or heating intensity | strength) falls and electric power consumption is suppressed. Since the load of the refrigeration cycle is small, the load of the electric motor 1 is small compared to the cooling mode and the heating mode.

節電モードは、冷房運転又は暖房運転を行う運転モードである。具体的には、節電モードは、空気調和機500の効率が最大化されるように、空気調和機500の運転負荷(電動機1の運転負荷を含む)を自動調節し、電力消費を長期的に低減する運転モードである。節電モードでは、小さい負荷で長時間連続的に運転するので、冷房モード及び暖房モードと比較して電動機1の負荷が小さい。   The power saving mode is an operation mode in which cooling operation or heating operation is performed. Specifically, the power saving mode automatically adjusts the operation load of the air conditioner 500 (including the operation load of the electric motor 1) so that the efficiency of the air conditioner 500 is maximized, thereby reducing power consumption over the long term. This is an operation mode to be reduced. In the power saving mode, since the operation is continuously performed with a small load for a long time, the load on the electric motor 1 is small compared to the cooling mode and the heating mode.

暖房モードは、室温を上昇させることを目的とした運転モードである。暖房モードでは、外気温が目標室温より低い状態で空気調和機500が運転され、冷媒を介した熱交換によって室外機5B側の熱交換器が相対的に低温になり、室内機5A側の熱交換器が相対的に高温になる。高温となった室内機5A側の熱交換器を通して送風を行うことで、室内に暖気が送り込まれる。暖房運転では、低温側の熱交換器(例えば、室外機5B側の熱交換器)の表面に霜が発生し、熱交換に有効な表面積が減少する。これにより、熱交換器の効率が低下し、必要なロータリー圧縮機8の仕事量が増大する。加えて、発生した霜を除去するためには定期的に霜取り運転を実施するが、霜取り運転時のロータリー圧縮機8の仕事は空調能力に寄与しないため、ロータリー圧縮機8の仕事量の総量は更に増大する。したがって、暖房モードは、冷房モードよりも高負荷な動作モードであり、暖房モードでは冷房モードと比べて電動機1の負荷が大きい。   The heating mode is an operation mode for the purpose of raising the room temperature. In the heating mode, the air conditioner 500 is operated in a state where the outside air temperature is lower than the target room temperature, the heat exchanger on the outdoor unit 5B side becomes relatively low temperature by heat exchange via the refrigerant, and the heat on the indoor unit 5A side The exchanger becomes relatively hot. By blowing air through the heat exchanger on the indoor unit 5A side that has become high temperature, warm air is sent into the room. In the heating operation, frost is generated on the surface of the heat exchanger on the low temperature side (for example, the heat exchanger on the outdoor unit 5B side), and the surface area effective for heat exchange is reduced. Thereby, the efficiency of a heat exchanger falls and the work of the required rotary compressor 8 increases. In addition, in order to remove the generated frost, the defrosting operation is periodically performed. However, since the work of the rotary compressor 8 at the time of the defrosting operation does not contribute to the air conditioning capacity, the total amount of work of the rotary compressor 8 is Further increase. Therefore, the heating mode is an operation mode with a higher load than the cooling mode, and the load on the electric motor 1 is larger in the heating mode than in the cooling mode.

再熱除湿モードは、室内の湿度を低下させることを目的とした運転モードである。弱冷房除湿モードとの差異は、再熱除湿モードでは、空調機に取り込んだ空気を冷却除湿した後、再び加熱してから室内に放出することで室温低下を抑制することである。再熱除湿モードでは、除湿後の再加熱によってエネルギーロスが発生する。さらに、再熱除湿モードでは、弱冷房除湿モードのような、除湿に伴う室温低下による運転制限がない。したがって、電動機1の負荷が大きい。   The reheat dehumidification mode is an operation mode for reducing the humidity in the room. The difference from the weak cooling and dehumidifying mode is that in the reheating and dehumidifying mode, the air taken into the air conditioner is cooled and dehumidified, then heated again and then released into the room, thereby suppressing a decrease in room temperature. In the reheat dehumidification mode, energy loss occurs due to reheating after dehumidification. Furthermore, in the reheat dehumidification mode, there is no operation restriction due to a decrease in room temperature accompanying dehumidification, unlike the weak cooling dehumidification mode. Therefore, the load of the electric motor 1 is large.

衣類乾燥モードは、衣類を乾燥させることを目的とした運転モードである。運転の原理は再熱除湿モードと同様である。ただし、衣類を乾燥させるため、除湿量、送風温度、及び送風量を調整することができる。再熱除湿モードと比較すると、衣類と送風空気との熱交換を促進するため、送風量が大きく設定される。再熱除湿モードと同様に、除湿後の再加熱によってエネルギーロスが発生し、弱冷房除湿モードのような、除湿に伴う室温低下による運転制限がない。したがって、電動機1の負荷が大きい。   The clothes drying mode is an operation mode for the purpose of drying clothes. The operation principle is the same as in the reheat dehumidification mode. However, since the clothes are dried, the dehumidifying amount, the blowing temperature, and the blowing amount can be adjusted. Compared to the reheat dehumidification mode, the air flow rate is set large in order to promote heat exchange between the clothing and the air. Similar to the reheat dehumidification mode, energy loss occurs due to reheating after dehumidification, and there is no operation restriction due to a decrease in room temperature due to dehumidification as in the weak cooling dehumidification mode. Therefore, the load of the electric motor 1 is large.

強運転モードは、冷房運転又は暖房運転を行う運転モードである。強運転モードでは、最大能力で空調を行う。冷房モード及び暖房モードと比較して、冷凍サイクルにおける熱交換量を増加させ、送風量を増加させることで、空調能力を増大させる。冷凍サイクルの負荷は大きくなるため、冷房モード及び暖房モード比較して電動機1の負荷が大きい。   The strong operation mode is an operation mode in which cooling operation or heating operation is performed. In the strong operation mode, air conditioning is performed at the maximum capacity. Compared with the cooling mode and the heating mode, the air exchange capacity is increased by increasing the heat exchange amount in the refrigeration cycle and increasing the air flow rate. Since the load of the refrigeration cycle is increased, the load on the electric motor 1 is larger than that in the cooling mode and the heating mode.

上述のように、第1の動作モードである、冷房モード、弱冷房除湿モード、送風モード、弱運転モード、及び節電モードでは、電動機1の負荷が低いので、制御装置50は、コイル3の結線状態がY結線であるように結線切り替え部60を制御する。これに対し、第2の動作モードである、暖房モード、再熱除湿モード、衣類乾燥モード、及び強運転モードでは、電動機1の負荷が高いので、制御装置50は、コイル3の結線状態がデルタ結線であるように結線切り替え部60を制御する。   As described above, in the first operation mode, which is the cooling mode, the weak cooling / dehumidifying mode, the air blowing mode, the weak operation mode, and the power saving mode, the load of the motor 1 is low. The connection switching unit 60 is controlled so that the state is the Y connection. In contrast, in the second operation mode, which is the heating mode, the reheat dehumidification mode, the clothes drying mode, and the strong operation mode, the load of the electric motor 1 is high. The connection switching part 60 is controlled so that it is a connection.

次に、空気調和機500の制御方法の一例について説明する。
図42は、制御装置50の動作の一例を示すフローチャートである。
Next, an example of the control method of the air conditioner 500 will be described.
FIG. 42 is a flowchart illustrating an example of the operation of the control device 50.

ステップS201では、制御装置50は、通信装置501から動作モード信号の入力を待っている状態である。   In step S <b> 201, the control device 50 is waiting for an operation mode signal from the communication device 501.

制御装置50が動作モード信号を受信すると(ステップS202)、制御装置50は、動作モード信号に基づいてコイル3の結線状態を制御する(ステップS203からステップS205)。   When the control device 50 receives the operation mode signal (step S202), the control device 50 controls the connection state of the coil 3 based on the operation mode signal (step S203 to step S205).

ステップS203では、制御装置50は、動作モード信号に基づいてコイル3の結線状態を切り替えるか判定する。言い換えると、制御装置50は、動作モードに応じてコイル3の結線状態を切り替えるか判定する。   In step S203, the control device 50 determines whether to switch the connection state of the coil 3 based on the operation mode signal. In other words, the control device 50 determines whether to switch the connection state of the coil 3 according to the operation mode.

制御装置50が結線状態を切り替えるとき(ステップS203においてYes)、制御装置50は、電動機1が停止するようにインバータ103を制御する。これにより、電動機1が停止する(ステップS204)。   When control device 50 switches the connection state (Yes in step S203), control device 50 controls inverter 103 so that electric motor 1 stops. Thereby, the electric motor 1 stops (step S204).

電動機1が停止した後、制御装置50は、結線状態を切り替える(ステップS205)。   After the electric motor 1 stops, the control device 50 switches the connection state (step S205).

結線状態の切り替えが不要であるとき(ステップS203においてNo)、制御装置50は、結線状態が維持されるように結線切り替え部60を制御する。   When switching of the connection state is not necessary (No in step S203), the control device 50 controls the connection switching unit 60 so that the connection state is maintained.

ステップS206では、制御装置50は、動作モード信号に基づいて母線電圧を昇圧させるか判定する。言い換えると、制御装置50は、動作モードに応じて母線電圧を昇圧させるか判定する。   In step S206, control device 50 determines whether to boost the bus voltage based on the operation mode signal. In other words, the control device 50 determines whether to boost the bus voltage according to the operation mode.

母線電圧を昇圧させるとき(ステップS206においてYes)、制御装置50は、母線電圧が昇圧されるようにコンバータ102を制御する(ステップS207)。   When boosting the bus voltage (Yes in step S206), control device 50 controls converter 102 so that the bus voltage is boosted (step S207).

母線電圧を昇圧させないとき(ステップS206においてNo)、制御装置50は、母線電圧が一定に維持されるようにコンバータ102を制御する。母線電圧を昇圧させる場合も、昇圧の後、制御装置50は、母線電圧が一定に維持されるようにコンバータ102を制御してもよい。   When the bus voltage is not increased (No in step S206), control device 50 controls converter 102 so that the bus voltage is maintained constant. Also when boosting the bus voltage, after boosting, control device 50 may control converter 102 so that the bus voltage is maintained constant.

ステップS208では、制御装置50は、電動機1が停止しているか判定する。   In step S208, the control device 50 determines whether the electric motor 1 is stopped.

電動機1が停止しているとき(ステップS208においてYes)、制御装置50は、電動機1が駆動するようにインバータ103を制御する(ステップS209)。これにより、電動機1が起動する。   When electric motor 1 is stopped (Yes in step S208), control device 50 controls inverter 103 so that electric motor 1 is driven (step S209). Thereby, the electric motor 1 starts.

電動機1が停止していないとき(ステップS208においてNo)、処理はステップS201に戻る。   When electric motor 1 is not stopped (No in step S208), the process returns to step S201.

各動作モードには、電動機1の最大回転数Nmが予め関連付けられている。最大回転数Nmは、各動作モードで想定される電動機1の負荷に応じて決定される。制御装置50は、最大回転数Nmと予め定められた閾値との関係に基づいて結線切り替え部60(具体的には、コイル3の結線状態)及びコンバータ102(具体的には、母線電圧)を制御する。電動機1の回転数の閾値は、各動作モード間で共通である。   Each operation mode is associated in advance with the maximum rotational speed Nm of the electric motor 1. Maximum rotation speed Nm is determined according to the load of electric motor 1 assumed in each operation mode. The control device 50 determines the connection switching unit 60 (specifically, the connection state of the coil 3) and the converter 102 (specifically, the bus voltage) based on the relationship between the maximum rotation speed Nm and a predetermined threshold value. Control. The threshold value of the rotation speed of the electric motor 1 is common between the respective operation modes.

最大回転数Nmが予め定められた閾値D1(第1の閾値)よりも小さいとき、制御装置50は、コイル3の結線状態がY結線であるように結線切り替え部60を制御し、コンバータ102から出力される母線電圧が一定に維持されるようにコンバータ102を制御する。閾値D1は、コイル3の結線状態がY結線であり且つ母線電圧が一定に維持されている状態において、線間電圧がインバータ103からの最大出力電圧に達するときの電動機1の回転数である。本実施の形態では、閾値D1は、34rpsである。最大回転数Nmが閾値D1よりも小さいとき、インバータ103からの最大出力電圧が線間電圧に対して充分に足りているため、母線電圧を昇圧する必要がない。   When the maximum rotation speed Nm is smaller than a predetermined threshold value D1 (first threshold value), the control device 50 controls the connection switching unit 60 so that the connection state of the coil 3 is the Y connection, and from the converter 102 Converter 102 is controlled such that the output bus voltage is maintained constant. The threshold value D1 is the rotation speed of the electric motor 1 when the line voltage reaches the maximum output voltage from the inverter 103 in a state where the connection state of the coil 3 is Y connection and the bus voltage is maintained constant. In the present embodiment, the threshold value D1 is 34 rps. When the maximum rotational speed Nm is smaller than the threshold value D1, the maximum output voltage from the inverter 103 is sufficient with respect to the line voltage, so that it is not necessary to boost the bus voltage.

最大回転数Nmが閾値D1より大きく且つ予め定められた閾値D2(第2の閾値)よりも小さいとき、制御装置50は、コイル3の結線状態がY結線であるように結線切り替え部60を制御し、コンバータ102から出力される母線電圧が昇圧されるようにコンバータ102を制御する。閾値D2は、コイル3の結線状態がY結線であり且つ母線電圧が最大電圧(予め定められた最大値)まで昇圧された状態において、線間電圧がインバータ103からの最大出力電圧に達するときの電動機1の回転数である。本実施の形態では、閾値D2は50rpsである。   When the maximum rotation speed Nm is larger than the threshold D1 and smaller than a predetermined threshold D2 (second threshold), the control device 50 controls the connection switching unit 60 so that the connection state of the coil 3 is the Y connection. Then, the converter 102 is controlled so that the bus voltage output from the converter 102 is boosted. The threshold value D2 is when the line voltage reaches the maximum output voltage from the inverter 103 in a state where the connection state of the coil 3 is Y connection and the bus voltage is boosted to the maximum voltage (predetermined maximum value). This is the rotational speed of the electric motor 1. In the present embodiment, the threshold value D2 is 50 rps.

D1<Nm<D2の条件において、母線電圧を昇圧しないとき、線間電圧に対してインバータ最大出力電圧が不足する。したがって、制御装置50は弱め界磁制御を開始する。弱め界磁制御運転を開始したときの回転数(開始回転数)を超えた回転数では、電動機電流の増加を招き、電動機1の効率が低下する可能性がある。したがって、D1<Nm<D2の条件では、母線電圧が昇圧されるように制御装置50がコンバータ102を制御することにより、充分な最大出力電圧がインバータ103から電動機1に供給される。これにより、弱め界磁制御による電動機電流の増加及び電動機1の効率の低下を抑制することができる。   When the bus voltage is not boosted under the condition of D1 <Nm <D2, the inverter maximum output voltage is insufficient with respect to the line voltage. Therefore, control device 50 starts field weakening control. If the rotational speed exceeds the rotational speed (starting rotational speed) when the field-weakening control operation is started, the motor current may increase and the efficiency of the motor 1 may be reduced. Therefore, under the condition of D1 <Nm <D2, the controller 50 controls the converter 102 so that the bus voltage is boosted, so that a sufficient maximum output voltage is supplied from the inverter 103 to the electric motor 1. Thereby, the increase in the motor current by the field weakening control and the decrease in the efficiency of the motor 1 can be suppressed.

最大回転数Nmが閾値D2より大きく且つ予め定められた閾値D3(第3の閾値)よりも小さいとき、制御装置50は、コイル3の結線状態がデルタ結線であるように結線切り替え部60を制御し、コンバータ102から出力される母線電圧が一定に維持されるようにコンバータ102を制御する。閾値D3は、コイル3の結線状態がデルタ結線であり且つ母線電圧が一定に維持されている状態において、線間電圧がインバータ103からの最大出力電圧に達するときの電動機1の回転数である。本実施の形態では、閾値D3は60rpsである。   When the maximum rotation speed Nm is larger than the threshold value D2 and smaller than a predetermined threshold value D3 (third threshold value), the control device 50 controls the connection switching unit 60 so that the connection state of the coil 3 is a delta connection. Then, the converter 102 is controlled so that the bus voltage output from the converter 102 is kept constant. The threshold value D3 is the number of revolutions of the electric motor 1 when the line voltage reaches the maximum output voltage from the inverter 103 when the connection state of the coil 3 is a delta connection and the bus voltage is maintained constant. In the present embodiment, the threshold value D3 is 60 rps.

D2<Nm<D3の条件では、コイル3の結線状態がY結線であるとき、インバータ103からの最大出力電圧が不足し、弱め界磁制御が開始される。したがって、制御装置50は、コイル3の結線状態がデルタ結線であるように結線切り替え部60を制御する。D2<Nm<D3の条件において、コイル3の結線状態がデルタ結線であるとき、線間電圧に対して充分な最大出力電圧がインバータ103から電動機1に供給されるので、母線電圧を昇圧する必要がない。   Under the condition of D2 <Nm <D3, when the connection state of the coil 3 is Y connection, the maximum output voltage from the inverter 103 is insufficient, and field weakening control is started. Therefore, the control device 50 controls the connection switching unit 60 so that the connection state of the coil 3 is a delta connection. When the connection state of the coil 3 is a delta connection under the condition of D2 <Nm <D3, the maximum output voltage sufficient for the line voltage is supplied from the inverter 103 to the electric motor 1, so that the bus voltage needs to be boosted. There is no.

最大回転数Nmが閾値D3より大きいとき、制御装置50は、コイル3の結線状態がデルタ結線であるように結線切り替え部60を制御し、コンバータ102から出力される母線電圧が昇圧されるようにコンバータ102を制御する。   When maximum rotational speed Nm is larger than threshold value D3, control device 50 controls connection switching unit 60 so that the connection state of coil 3 is a delta connection, so that the bus voltage output from converter 102 is boosted. The converter 102 is controlled.

D3<Nmの条件において、母線電圧を昇圧しないとき、線間電圧に対してインバータ最大出力電圧が不足する。したがって、制御装置50は弱め界磁制御を開始する。したがって、D3<Nmの条件では、母線電圧が昇圧されるように制御装置50がコンバータ102を制御することにより、充分な最大出力電圧がインバータ103から電動機1に供給される。これにより、弱め界磁制御による電動機電流の増加及び電動機1の効率の低下を抑制することができる。   When the bus voltage is not boosted under the condition of D3 <Nm, the inverter maximum output voltage is insufficient with respect to the line voltage. Therefore, control device 50 starts field weakening control. Therefore, under the condition of D3 <Nm, the control device 50 controls the converter 102 so that the bus voltage is boosted, so that a sufficient maximum output voltage is supplied from the inverter 103 to the electric motor 1. Thereby, the increase in the motor current by the field weakening control and the decrease in the efficiency of the motor 1 can be suppressed.

弱冷房除湿モード、送風モード、弱運転モード、及び節電モードでは、電動機1の最大回転数Nmは、例えば、0から30rpsであり、電動機1の負荷が小さい。したがって、これらの動作モードでは、制御装置50は、コイル3の結線状態がY結線であるように結線切り替え部60を制御し、コンバータ102から出力される母線電圧が一定に維持されるようにコンバータ102を制御する。すなわち、コンバータ102は、母線電圧を昇圧しない。   In the weak cooling and dehumidifying mode, the air blowing mode, the weak operation mode, and the power saving mode, the maximum rotation speed Nm of the electric motor 1 is, for example, 0 to 30 rps, and the load of the electric motor 1 is small. Therefore, in these operation modes, control device 50 controls connection switching unit 60 so that the connection state of coil 3 is the Y connection, and the converter 50 maintains the bus voltage output from converter 102 constant. 102 is controlled. That is, converter 102 does not boost the bus voltage.

再熱除湿モード、衣類乾燥モード、及び強運転モードでは、電動機1の最大回転数Nmは、例えば、60rpsから100rpsであり、電動機1の負荷が大きい。したがって、これらの動作モードでは、制御装置50は、コイル3の結線状態がデルタ結線であるように結線切り替え部60を制御し、コンバータ102から出力される母線電圧が昇圧されるようにコンバータ102を制御する。   In the reheat dehumidification mode, the clothes drying mode, and the strong operation mode, the maximum rotation speed Nm of the electric motor 1 is, for example, 60 rps to 100 rps, and the load on the electric motor 1 is large. Therefore, in these operation modes, control device 50 controls connection switching unit 60 so that the connection state of coil 3 is a delta connection, and controls converter 102 so that the bus voltage output from converter 102 is boosted. Control.

冷房モード及び暖房モードでは、他の動作モードと比較して最大回転数Nmの範囲が広い。例えば、冷房モードでは、電動機1の最大回転数Nmが10rpsから60rpsである。冷房モードでは、暖房モードと比較して運転負荷が相対的に小さく、30rps以下での低速運転の時間が運転時間の大部分を占める。したがって、冷房モードでは、制御装置50は、コイル3の結線状態がY結線であるように結線切り替え部60を制御し、コンバータ102から出力される母線電圧が一定に維持されるようにコンバータ102を制御する。弱め界磁制御を開始した場合でも、母線電圧を昇圧せずに60rpsまで回転数を上げることができる。   In the cooling mode and the heating mode, the range of the maximum rotation speed Nm is wide as compared with other operation modes. For example, in the cooling mode, the maximum rotational speed Nm of the electric motor 1 is 10 rps to 60 rps. In the cooling mode, the operation load is relatively small compared to the heating mode, and the time of low-speed operation at 30 rps or less occupies most of the operation time. Therefore, in the cooling mode, control device 50 controls connection switching unit 60 so that the connection state of coil 3 is the Y connection, and controls converter 102 so that the bus voltage output from converter 102 is maintained constant. Control. Even when field weakening control is started, the rotational speed can be increased to 60 rps without increasing the bus voltage.

暖房モードでは、電動機1の最大回転数Nmは、例えば、20rpsから100rpsである。暖房モードでは、冷房モードと比較して運転負荷が相対的に大きく、寒冷地において最大暖房能力を維持することが望ましい。したがって、暖房モードでは、制御装置50は、コイル3の結線状態がデルタ結線であるように結線切り替え部60を制御し、コンバータ102から出力される母線電圧が昇圧されるようにコンバータ102を制御する。   In the heating mode, the maximum rotation speed Nm of the electric motor 1 is, for example, 20 rps to 100 rps. In the heating mode, the operation load is relatively large compared to the cooling mode, and it is desirable to maintain the maximum heating capacity in a cold region. Therefore, in the heating mode, control device 50 controls connection switching unit 60 so that the connection state of coil 3 is a delta connection, and controls converter 102 so that the bus voltage output from converter 102 is boosted. .

次に、空気調和機500の制御方法の他の例について説明する。
図43及び図44は、制御装置50の他の動作の一例を示すフローチャートである。
Next, another example of the control method of the air conditioner 500 will be described.
43 and 44 are flowcharts illustrating another example of the operation of the control device 50.

ステップS301では、制御装置50は、通信装置501から動作モード信号の入力を待っている状態である。   In step S <b> 301, the control device 50 is waiting for an operation mode signal from the communication device 501.

制御装置50が動作モード信号を受信すると(ステップS302)、制御装置50は、動作モード信号に基づいて最大回転数Nmを設定し、母線電圧及びコイル3の結線状態を制御する。これらの動作について以下に具体的に説明する。   When control device 50 receives the operation mode signal (step S302), control device 50 sets maximum rotation speed Nm based on the operation mode signal, and controls the bus voltage and the connection state of coil 3. These operations will be specifically described below.

ステップS401では、制御装置50は、動作モード信号に基づいて最大回転数Nmを設定する。   In step S401, the control device 50 sets the maximum rotation speed Nm based on the operation mode signal.

ステップS402では、制御装置50は、ステップS401で設定された最大回転数Nmが閾値D2よりも小さいか判定する。   In step S402, the control device 50 determines whether the maximum rotation speed Nm set in step S401 is smaller than the threshold value D2.

最大回転数Nmが閾値D2よりも小さいとき(ステップS402においてYes)、制御装置50は、最大回転数Nmが閾値D1よりも小さいか判定する(ステップS403)。   When maximum rotation speed Nm is smaller than threshold value D2 (Yes in step S402), control device 50 determines whether maximum rotation speed Nm is smaller than threshold value D1 (step S403).

最大回転数Nmが閾値D1よりも小さいとき(ステップS403においてYes)、制御装置50は、結線状態及び母線電圧の制御方法を決定する。具体的には、制御装置50は、結線状態としてY結線を選択し、母線電圧の非昇圧を選択する(ステップS404)。   When maximum rotation speed Nm is smaller than threshold value D1 (Yes in step S403), control device 50 determines the connection state and bus voltage control method. Specifically, control device 50 selects Y connection as the connection state, and selects non-boosting of bus voltage (step S404).

最大回転数Nmが閾値D1よりも大きいとき(ステップS403においてNo)、制御装置50は、結線状態の制御方法を決定する。具体的には、制御装置50は、結線状態としてY結線を選択する(ステップS405)。ステップS405では、母線電圧を昇圧させることが望ましい。   When maximum rotation speed Nm is greater than threshold value D1 (No in step S403), control device 50 determines a connection state control method. Specifically, the control device 50 selects the Y connection as the connection state (step S405). In step S405, it is desirable to boost the bus voltage.

最大回転数Nmが閾値D2よりも大きいとき(ステップS402においてNo)、制御装置50は、最大回転数Nmが閾値D3よりも大きいか判定する(ステップS406)。   When maximum rotation speed Nm is larger than threshold value D2 (No in step S402), control device 50 determines whether maximum rotation speed Nm is larger than threshold value D3 (step S406).

最大回転数Nmが閾値D3よりも大きいとき(ステップS406においてYes)、制御装置50は、結線状態及び母線電圧の制御方法を決定する。具体的には、制御装置50は、結線状態としてデルタ結線を選択し、母線電圧の昇圧を選択する(ステップS407)。   When maximum rotation speed Nm is larger than threshold value D3 (Yes in step S406), control device 50 determines a connection state and a bus voltage control method. Specifically, control device 50 selects delta connection as the connection state, and selects boosting of bus voltage (step S407).

最大回転数Nmが閾値D3よりも小さいとき(ステップS406においてNo)、制御装置50は、結線状態及び母線電圧の制御方法を決定する。具体的には、制御装置50は、結線状態としてデルタ結線を選択し、母線電圧の非昇圧を選択する(ステップS408)。   When maximum rotation speed Nm is smaller than threshold value D3 (No in step S406), control device 50 determines a connection state and a bus voltage control method. Specifically, control device 50 selects delta connection as the connection state, and selects non-boosting of bus voltage (step S408).

ステップS303では、制御装置50は、動作モード信号に基づいてコイル3の結線状態を切り替えるか判定する。言い換えると、制御装置50は、ステップS401からステップS408までの処理の結果に応じてコイル3の結線状態を切り替えるか判定する。   In step S303, the control device 50 determines whether to switch the connection state of the coil 3 based on the operation mode signal. In other words, the control device 50 determines whether to switch the connection state of the coil 3 according to the processing results from step S401 to step S408.

制御装置50が結線状態を切り替えるとき(ステップS303においてYes)、制御装置50は、電動機1が停止するようにインバータ103を制御する。これにより、電動機1が停止する(ステップS304)。   When control device 50 switches the connection state (Yes in step S303), control device 50 controls inverter 103 so that electric motor 1 stops. Thereby, the electric motor 1 stops (step S304).

電動機1が停止した後、制御装置50は、結線状態を切り替える(ステップS305)。   After the electric motor 1 stops, the control device 50 switches the connection state (step S305).

結線状態の切り替えが不要であるとき(ステップS303においてNo)、制御装置50は、結線状態が維持されるように結線切り替え部60を制御する。   When it is not necessary to switch the connection state (No in step S303), the control device 50 controls the connection switching unit 60 so that the connection state is maintained.

ステップS306では、制御装置50は、ステップS401からステップS408までの処理の結果に応じて母線電圧を昇圧させるか判定する。   In step S306, control device 50 determines whether to increase the bus voltage according to the results of the processing from step S401 to step S408.

母線電圧を昇圧させるとき(ステップS306においてYes)、制御装置50は、母線電圧が昇圧されるようにコンバータ102を制御する(ステップS307)。   When boosting the bus voltage (Yes in step S306), control device 50 controls converter 102 so that the bus voltage is boosted (step S307).

母線電圧を昇圧させないとき(ステップS306においてNo)、制御装置50は、母線電圧が一定に維持されるようにコンバータ102を制御する。   When the bus voltage is not increased (No in step S306), control device 50 controls converter 102 so that the bus voltage is maintained constant.

ステップS308では、制御装置50は、電動機1が停止しているか判定する。   In step S308, the control device 50 determines whether the electric motor 1 is stopped.

電動機1が停止しているとき(ステップS308においてYes)、制御装置50は、電動機1が駆動するようにインバータ103を制御する(ステップS309)。これにより、電動機1が起動する。   When the electric motor 1 is stopped (Yes in Step S308), the control device 50 controls the inverter 103 so that the electric motor 1 is driven (Step S309). Thereby, the electric motor 1 starts.

電動機1が停止していないとき(ステップS308においてNo)、処理はステップS301に戻る。   When electric motor 1 is not stopped (No in step S308), the process returns to step S301.

以上に説明したように、実施の形態2によれば、空気調和機500の動作モードに応じてコイル3の結線状態を適切に制御することができる。これにより、空気調和機500の動作モードに応じてコイル3の結線状態が最適な状態に設定されるので、ユーザにとって快適な空調を行うことができる。   As described above, according to the second embodiment, the connection state of the coil 3 can be appropriately controlled according to the operation mode of the air conditioner 500. Thereby, since the connection state of the coil 3 is set to an optimal state according to the operation mode of the air conditioner 500, air conditioning comfortable for the user can be performed.

以上に説明した各実施の形態及び各変形例における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。   The features in each embodiment and each modification described above can be appropriately combined with each other.

以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変形を行なうことができる。   The preferred embodiments of the present invention have been specifically described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements or modifications are made without departing from the scope of the present invention. be able to.

1 電動機、 3,3U,3V,3W コイル、 5,500 空気調和機、 5A 室内機、 5B 室外機、 8 ロータリー圧縮機(圧縮機)、 9 圧縮機構、 10 ステータ、 11 ステータコア、 12 ティース部、 20 ロータ、 21 ロータコア、 25 永久磁石、 41 圧縮機、 42 四方弁、 43 室外熱交換器、 44 膨張弁、 45 室内熱交換器、 46 室外送風ファン、 47 室内送風ファン、 50 制御装置、 50a 室内制御装置、 50b 室外制御装置、 50c 連絡ケーブル、 51 入力回路、 52 演算回路、 53 出力回路、 54 室内温度センサ、 55 リモコン、 56 信号受信部、 57 CPU、 58 メモリ、 60 結線切り替え部、 61,62,63 スイッチ、 71 圧縮機温度センサ、 80 シェル、 81 ガラス端子、 85 吐出管、 90 シャフト、 100,100a 駆動装置、 101 電源、 102 コンバータ、 103 インバータ、 501 通信装置、 600 空調システム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor, 3, 3U, 3V, 3W coil, 5,500 Air conditioner, 5A indoor unit, 5B Outdoor unit, 8 Rotary compressor (compressor), 9 Compression mechanism, 10 Stator, 11 Stator core, 12 Teeth part, 20 rotor, 21 rotor core, 25 permanent magnet, 41 compressor, 42 four-way valve, 43 outdoor heat exchanger, 44 expansion valve, 45 indoor heat exchanger, 46 outdoor blower fan, 47 indoor blower fan, 50 control device, 50a indoor Control device, 50b outdoor control device, 50c communication cable, 51 input circuit, 52 arithmetic circuit, 53 output circuit, 54 indoor temperature sensor, 55 remote control, 56 signal receiving unit, 57 CPU, 58 memory, 60 connection switching unit, 61, 62, 63 switch, 71 compressor Degree sensor, 80 shell, 81 a glass terminal, 85 discharge pipe, 90 a shaft, 100, 100a drives, 101 power supply, 102 converter, 103 inverter, 501 communication device, 600 an air conditioning system.

本発明の空気調和機は、コイルを有する電動機を備える空気調和機であって、前記コイルに印加される母線電圧を生成するコンバータと、前記コイルの結線状態を、第1の結線状態と、前記コイルの線間電圧を前記第1の結線状態よりも下げる第2の結線状態との間で切り替える結線切り替え部と、前記空気調和機の動作モードを制御するための動作モード信号を受信する信号受信部と、前記信号受信部から前記動作モード信号を受信し、前記動作モード信号に基づいて前記動作モードを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記動作モード信号に基づいて前記結線切り替え部を制御することにより前記動作モードを制御し、前記動作モードが変更されるまで前記コイルの結線状態を維持するように前記結線切り替え部を制御するAn air conditioner according to the present invention is an air conditioner including an electric motor having a coil, wherein the converter generates a bus voltage applied to the coil, the connection state of the coil, the first connection state, and the A connection switching unit that switches between a second connection state that lowers the line voltage of the coil from the first connection state, and a signal reception that receives an operation mode signal for controlling the operation mode of the air conditioner And a control device that receives the operation mode signal from the signal reception unit and controls the operation mode based on the operation mode signal, the control device switching the connection based on the operation mode signal The operation mode is controlled by controlling the unit, and the connection switching unit is controlled so as to maintain the connection state of the coil until the operation mode is changed .

Claims (25)

コイルを有する電動機を備える空気調和機であって、
前記コイルに印加される母線電圧を生成するコンバータと、
前記コイルの結線状態を、第1の結線状態と、前記コイルの線間電圧を前記第1の結線状態よりも下げる第2の結線状態との間で切り替える結線切り替え部と、
前記空気調和機の動作モードを制御するための動作モード信号を受信する信号受信部と、
前記信号受信部から前記動作モード信号を受信し、前記動作モード信号に基づいて前記動作モードを制御する制御装置と
を備える空気調和機。
An air conditioner including an electric motor having a coil,
A converter that generates a bus voltage applied to the coil;
A connection switching unit that switches a connection state of the coil between a first connection state and a second connection state in which a line voltage of the coil is lower than the first connection state;
A signal receiving unit for receiving an operation mode signal for controlling an operation mode of the air conditioner;
An air conditioner comprising: a control device that receives the operation mode signal from the signal receiving unit and controls the operation mode based on the operation mode signal.
前記制御装置は、前記動作モード信号に基づいて前記結線切り替え部を制御することにより前記動作モードを制御する請求項1に記載の空気調和機。   The air conditioner according to claim 1, wherein the control device controls the operation mode by controlling the connection switching unit based on the operation mode signal. 前記制御装置は、前記動作モード信号に基づいて前記コンバータを制御することにより前記動作モードを制御する請求項1又は2に記載の空気調和機。   The air conditioner according to claim 1 or 2, wherein the control device controls the operation mode by controlling the converter based on the operation mode signal. 前記制御装置は、前記動作モードが変更されるまで前記母線電圧が一定に維持されるように前記コンバータを制御する請求項1から3のいずれか1項に記載の空気調和機。   The air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device controls the converter so that the bus voltage is kept constant until the operation mode is changed. 前記コイルは、3相コイルであり、
前記第1の結線状態は、前記3相コイルがY結線によって結線された状態であり、前記第2の結線状態は、前記3相コイルがデルタ結線によって結線された状態である
請求項1から4のいずれか1項に記載の空気調和機。
The coil is a three-phase coil;
5. The first connection state is a state in which the three-phase coil is connected by Y connection, and the second connection state is a state in which the three-phase coil is connected by delta connection. The air conditioner according to any one of the above.
前記コイルは、Y結線又はデルタ結線によって結線された3相コイルであり、
前記第1の結線状態は、前記3相コイルが相毎に直列に結線された状態であり、
前記第2の結線状態は、前記3相コイルが相毎に並列に結線された状態である
請求項1から4のいずれか1項に記載の空気調和機。
The coil is a three-phase coil connected by Y connection or delta connection,
The first connection state is a state in which the three-phase coils are connected in series for each phase,
The air conditioner according to any one of claims 1 to 4, wherein the second connection state is a state in which the three-phase coils are connected in parallel for each phase.
前記動作モードが弱冷房除湿モードであるとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第1の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記母線電圧が一定に維持されるように前記コンバータを制御する請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和機。   When the operation mode is the weak cooling / dehumidification mode, the control device controls the connection switching unit so that the connection state of the coil is the first connection state, and the bus voltage is maintained constant. The air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein the converter is controlled as described above. 前記動作モードが送風モードであるとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第1の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記母線電圧が一定に維持されるように前記コンバータを制御する請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和機。   When the operation mode is the air blowing mode, the control device controls the connection switching unit so that the connection state of the coil is the first connection state, so that the bus voltage is maintained constant. The air conditioner of any one of Claim 1 to 6 which controls the said converter. 前記動作モードが弱運転モードであるとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第1の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記母線電圧が一定に維持されるように前記コンバータを制御する請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和機。   When the operation mode is the weak operation mode, the control device controls the connection switching unit so that the connection state of the coil is the first connection state, so that the bus voltage is maintained constant. The air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein the converter is controlled. 前記動作モードが節電モードであるとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第1の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記母線電圧が一定に維持されるように前記コンバータを制御する請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和機。   When the operation mode is the power saving mode, the control device controls the connection switching unit so that the connection state of the coil is the first connection state, so that the bus voltage is maintained constant. The air conditioner of any one of Claim 1 to 6 which controls the said converter. 前記動作モードが再熱除湿モードであるとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第2の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記母線電圧が昇圧されるように前記コンバータを制御する請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和機。   When the operation mode is the reheat dehumidification mode, the control device controls the connection switching unit so that the connection state of the coil is the second connection state, so that the bus voltage is boosted. The air conditioner of any one of Claim 1 to 6 which controls the said converter. 前記動作モードが衣類乾燥モードであるとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第2の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記母線電圧が昇圧されるように前記コンバータを制御する請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和機。   When the operation mode is the clothes drying mode, the control device controls the connection switching unit so that the connection state of the coil is the second connection state, so that the bus voltage is increased. The air conditioner of any one of Claim 1 to 6 which controls a converter. 前記動作モードが強運転モードであるとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第2の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記母線電圧が昇圧されるように前記コンバータを制御する請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和機。   When the operation mode is the strong operation mode, the control device controls the connection switching unit so that the connection state of the coil is the second connection state, and the bus voltage is boosted. The air conditioner of any one of Claim 1 to 6 which controls a converter. 室内温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記信号受信部は、前記空気調和機の設定温度を示す設定温度信号を受信し、
前記温度センサによって検出された前記室内温度と前記設定温度との差が3℃以上であるとき、
前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第2の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記コンバータから出力される母線電圧が昇圧されるように前記コンバータを制御する請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和機。
A temperature sensor for detecting the room temperature;
The signal receiving unit receives a set temperature signal indicating a set temperature of the air conditioner,
When the difference between the room temperature detected by the temperature sensor and the set temperature is 3 ° C. or more,
The control device controls the connection switching unit so that a connection state of the coil is the second connection state, and controls the converter so that a bus voltage output from the converter is boosted. The air conditioner according to any one of 1 to 6.
前記制御装置は、前記動作モードに関連付けられた前記電動機の最大回転数と予め定められた閾値に基づいて前記結線切り替え部及び前記コンバータを制御する請求項1から14のいずれか1項に記載の空気調和機。   15. The control device according to claim 1, wherein the control device controls the connection switching unit and the converter based on a maximum rotational speed of the electric motor associated with the operation mode and a predetermined threshold value. Air conditioner. 前記最大回転数が予め定められた第1の閾値よりも小さいとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第1の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御する請求項15に記載の空気調和機。   The control device controls the connection switching unit so that the connection state of the coil is the first connection state when the maximum rotational speed is smaller than a predetermined first threshold. The air conditioner described. 前記最大回転数が前記第1の閾値よりも大きく且つ予め定められた第2の閾値よりも小さいとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第1の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記母線電圧が昇圧されるように前記コンバータを制御する請求項15又は16に記載の空気調和機。   When the maximum rotation speed is larger than the first threshold and smaller than a predetermined second threshold, the control device causes the connection so that the connection state of the coil is the first connection state. The air conditioner according to claim 15 or 16, wherein the converter is controlled so as to control a switching unit so that the bus voltage is boosted. 前記最大回転数が前記第2の閾値よりも大きく且つ予め定められた第3の閾値よりも小さいとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第2の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御する請求項15から17のいずれか1項に記載の空気調和機。   When the maximum rotational speed is larger than the second threshold and smaller than a predetermined third threshold, the control device causes the connection so that the connection state of the coil is the second connection state. The air conditioner according to any one of claims 15 to 17, which controls the switching unit. 前記最大回転数が前記第3の閾値よりも大きいとき、前記制御装置は、前記コイルの結線状態が前記第2の結線状態であるように前記結線切り替え部を制御し、前記母線電圧が昇圧されるように前記コンバータを制御する請求項18に記載の空気調和機。   When the maximum rotational speed is greater than the third threshold, the control device controls the connection switching unit so that the connection state of the coil is the second connection state, and the bus voltage is boosted. The air conditioner according to claim 18, wherein the converter is controlled such that the air conditioner is controlled. 空気調和機と、
前記空気調和機の動作モードを制御するための動作モード信号を前記空気調和機に送信する通信装置とを備え、
前記空気調和機は、
コイルを有する電動機と、
前記コイルに印加される母線電圧を生成するコンバータと、
前記コイルの結線状態を、第1の結線状態と、前記コイルの線間電圧を前記第1の結線状態よりも下げる第2の結線状態との間で切り替える結線切り替え部と、
前記空気調和機の動作モードを制御するための動作モード信号を受信する信号受信部と、
前記信号受信部から前記動作モード信号を受信し、前記動作モード信号に基づいて前記動作モードを制御する制御装置と
を有する
空調システム。
An air conditioner,
A communication device that transmits an operation mode signal for controlling an operation mode of the air conditioner to the air conditioner;
The air conditioner
An electric motor having a coil;
A converter that generates a bus voltage applied to the coil;
A connection switching unit that switches a connection state of the coil between a first connection state and a second connection state in which a line voltage of the coil is lower than the first connection state;
A signal receiving unit for receiving an operation mode signal for controlling an operation mode of the air conditioner;
An air conditioning system comprising: a control device that receives the operation mode signal from the signal reception unit and controls the operation mode based on the operation mode signal.
前記通信装置は、リモートコントローラ、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、又はスマートフォンである請求項20に記載の空調システム。   The air conditioning system according to claim 20, wherein the communication device is a remote controller, a personal computer, a server computer, or a smartphone. 前記通信装置は、前記動作モードを入力するための入力装置を有する請求項20又は21に記載の空調システム。   The air conditioning system according to claim 20 or 21, wherein the communication device has an input device for inputting the operation mode. 前記通信装置は、前記動作モードを表示するための表示器を有する請求項20から22のいずれか1項に記載の空調システム。   The air conditioning system according to any one of claims 20 to 22, wherein the communication device includes a display for displaying the operation mode. コイルを有する電動機を備える空気調和機の制御方法であって、
前記空気調和機の動作モードを制御するための動作モード信号を受信するステップと、
前記動作モード信号に基づいて前記コイルの結線状態を制御するステップと
を備える空気調和機の制御方法。
A method for controlling an air conditioner including an electric motor having a coil,
Receiving an operation mode signal for controlling an operation mode of the air conditioner;
Controlling the connection state of the coil based on the operation mode signal.
前記動作モード信号に基づいて前記コイルに印加される母線電圧を制御するステップをさらに備える請求項24に記載の空気調和機の制御方法。   The method of controlling an air conditioner according to claim 24, further comprising a step of controlling a bus voltage applied to the coil based on the operation mode signal.
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