JPWO2019229914A1 - 室外機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
Description
冷凍サイクル装置用の室外機であって、
少なくとも1つの熱交換器と、
第1の回転子及び前記第1の回転子と共に回転する第1のファンを有する第1のモータと、
第2の回転子及び前記第2の回転子と共に回転する第2のファンを有する第2のモータと、
前記第1のモータに電気的に接続された第1の導線と、
前記第2のモータに電気的に接続された第2の導線と、
前記第1の導線及び前記第2の導線を通して、前記第1のモータ及び前記第2のモータにそれぞれ電圧を印加するインバータと、
前記第2の導線に電気的に接続されており、前記第2のモータに印加される電圧のオンオフを切り替える接続切替部と、
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部と
を備え、
前記インバータは、前記第2のモータよりも前記第1のモータの近くに配置されている。
図1は、本発明の実施の形態1に係るモータ駆動装置50を示す図である。このモータ駆動装置50は、第1のモータ41及び第2のモータ42を駆動するためのものである。第1のモータ41及び第2のモータ42は、例えば、永久磁石同期モータである。この場合、第1のモータ41及び第2のモータ42は永久磁石を有し、第1のモータ41の回転子及び第2のモータ42の回転子には、それぞれ永久磁石が備えられている。
平滑部3は、コンデンサ等で構成され、整流器2からの直流電力を平滑してインバータ4に供給する。
半導体スイッチング素子の寄生ダイオードを還流ダイオードとして用いても良い。MOSFETを用いた場合、環流のタイミングでMOSFETをON状態とすることにより還流ダイオードと同様の機能を実現することが可能である。
入力電圧検出部7は、インバータ4の入力電圧(直流母線電圧)Vdcを検出する。
同様に、インバータ電流の検出には、抵抗の両端電圧から電流を算出する構成の代わりに、カレントトランス、ホール素子等を用いても良い。
制御部10は、運転指令部101と、減算部102と、座標変換部103,104と、第1のモータ速度推定部105と、第2のモータ速度推定部106と、積分部107,108と、電圧指令生成部109と、脈動補償制御部110と、座標変換部111と、PWM信号生成部112とを有する。
これは、第1のモータ41の相電流iu_m,iv_m,iw_mと第2のモータ42の相電流iu_sl,iv_sl,iw_slの和がインバータの相電流iu_all,iv_all,iw_allに等しいという関係を利用したものである。
同様に、第2のモータ速度推定部106は、dq軸電流id_sl,iq_sl及び後述のdq軸電圧指令値vd *,vq *に基づいて第2のモータ42の回転数推定値ωslを求める。
同様に、積分部108は、第2のモータ42の回転数推定値ωslを積分することで、第2のモータ42の位相推定値θslを求める。
θf=tan-1(vq */vd *)
により得られる進み位相角θfを、第1のモータ41の位相推定値θmに加算することで得られる。
図3(b)は、座標変換部111で求められる電圧指令値vu *,vv *,vw *の例を示す図である。
図3(c)は、PWM信号UP,VP,WP,UN,VN,WNの例を示す図である。
PWM信号UP,VP,WP,UN,VN,WNはインバータ4に供給され、スイッチング素子の制御に用いられる。
誤差が発生すると第2のモータ42の電流脈動が発生し、第2のモータ42の脱調、過大電流による発熱による損失悪化の恐れがある。さらに、過大電流に応じて回路遮断が行われて、モータが停止し、負荷の駆動ができなくなる恐れがある。
埋込磁石同期モータは、磁石による磁石トルクに加えて、d軸インダクタンスとq軸インダクタンスの差によるリラクタンストルクを発生する。電流進み角βと磁石トルク及びリラクタンストルクとの関係は例えば図4に示す如くであり、合成トルクは電流進み角βが0[deg]から90[deg]の間のある角度で最大となる。
図5は、実施の形態2に係る室外機100の内部構造を概略的に示す図である。
室外機100は、冷凍サイクル装置用の室外機である。例えば、室外機100は、冷凍サイクル装置において室内機と共に用いられる。室外機100は、実施の形態1で説明したモータ駆動装置50を有してもよい。これにより、室外機100は、実施の形態1で説明したモータ駆動装置50の利点が得られる。図5に示される室外機100では、実施の形態1に係るモータ駆動装置50の内、第1のモータ41、第2のモータ42、インバータ4と、接続切替部8と、及び制御部10が示される。
図6に示されるように、室外機100は、仕切り板47を有していなくてもよい。
室外機100における、「少なくとも1つの熱交換器」は、1台の熱交換器でもよく、2台以上の熱交換器でもよい。室外機100における熱交換器が1台のとき、図7に示されるように、熱交換器43a及び43bは、互いに一体化されている。この場合、熱交換器43aは、熱交換器の第1のファン41a側であり、熱交換器43bは、熱交換器の第2のファン42a側である。熱交換器の第1のファン41a側を「熱交換器の第1のユニット141側」又は「熱交換器の第1側」とも呼び、熱交換器の第2のファン42a側を「熱交換器の第2のユニット142側」又は「熱交換器の第2側」とも呼ぶ。
冷凍サイクル装置が空調能力を下げる場合、複数のモータの内、制御部10によって駆動されるモータを、マスターモータ又はメインモータと呼び、制御部10によって停止されるモータを、スレーブモータ又はサブモータと呼ぶ。
図9に示される例では、第1のモータ41及び第2のモータ42が駆動している。例えば、冷凍サイクル装置を通常の空調能力に維持する場合、又は冷凍サイクル装置の空調能力を上げる場合、制御部10は、インバータ4及び接続切替部8を制御し、第1のモータ41及び第2のモータ42を駆動させる。
図10は、室外機100の内部構造のさらに他の一例を示す図である。
図12は、コア48内において、第1の導線44aに流れる電流I1の向き及び第2の導線44bに流れる電流I2の向きを示す図である。
実施の形態3に係る冷凍サイクル装置800について説明する。冷凍サイクル装置800を冷凍サイクル適用機器ともいう。
冷凍サイクル装置800は、ヒートポンプ装置900を有する。本実施の形態では、ヒートポンプ装置900の一部の構成要素は、冷凍サイクル装置800の室外機800aを形成する。冷凍サイクル装置800は、室外機800aに加えて室内機(図示せず)を有する。
ヒートポンプ装置900の回路構成の一例について説明する。
ヒートポンプ装置900は、圧縮機901と、熱交換器902と、膨張機構903と、レシーバ904と、内部熱交換器905と、膨張機構906と、熱交換器907とが配管により順次接続され、冷媒が循環する主冷媒回路908を備える。なお、主冷媒回路908において、圧縮機901の吐出側には、四方弁909が設けられ、冷媒の循環方向が切り替え可能となっている。
圧縮機901内での圧縮動作については、暖房運転時と同様である。
実施の形態1のモータ駆動装置50と実施の形態3のヒートポンプ装置900との組合せによって構成される冷凍サイクル装置(例えば、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置800)においては、冷凍サイクル装置の負荷、即ち、ヒートポンプ装置の負荷の変化に対応して、ヒートポンプ装置900の動作モードが切換えられ、これに伴って圧縮機或いは熱交換器のうちの圧縮動作或いは熱交換動作をする部分が切り替えられ、それに対応して駆動されるモータの数が変えられる。
冷凍サイクル装置用の室外機であって、
少なくとも1つの熱交換器と、
第1の回転子及び前記第1の回転子と共に回転する第1のファンを有する第1のモータと、
第2の回転子及び前記第2の回転子と共に回転する第2のファンを有する第2のモータと、
前記第1のモータに電気的に接続された第1の導線と、
前記第2のモータに電気的に接続された第2の導線と、
前記第1の導線及び前記第2の導線を通して、前記第1のモータ及び前記第2のモータにそれぞれ電圧を印加するインバータと、
前記第2の導線に電気的に接続されており、前記第2のモータに印加される電圧のオンオフを切り替える接続切替部と、
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部と
を備え、
前記第1のファンによって生成された気流が通る経路は、前記室外機内の下側から上側に延在しており、
前記室外機内の下側から上側に延在する前記経路は、前記インバータ及び前記少なくとも1つの熱交換器を通り、
前記インバータは、前記第2のモータよりも前記第1のモータの近くに配置されている。
Claims (12)
- 冷凍サイクル装置用の室外機であって、
少なくとも1つの熱交換器と、
第1の回転子及び前記第1の回転子と共に回転する第1のファンを有する第1のモータと、
第2の回転子及び前記第2の回転子と共に回転する第2のファンを有する第2のモータと、
前記第1のモータに電気的に接続された第1の導線と、
前記第2のモータに電気的に接続された第2の導線と、
前記第1の導線及び前記第2の導線を通して、前記第1のモータ及び前記第2のモータにそれぞれ電圧を印加するインバータと、
前記第2の導線に電気的に接続されており、前記第2のモータに印加される電圧のオンオフを切り替える接続切替部と、
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部と
を備え、
前記インバータは、前記第2のモータよりも前記第1のモータの近くに配置されている
室外機。 - 前記制御部は、前記第2のモータよりも前記第1のモータの近くに配置されている請求項1に記載の室外機。
- 前記第2の導線を通るノイズ電流を低減するコアをさらに備え、
前記第1の導線は前記第2の導線よりも短く、
前記コアが前記第2の導線に取り付けられている
請求項1又は2に記載の室外機。 - 前記第1の導線を通るノイズ電流及び前記第2の導線を通るノイズ電流を低減するコアをさらに備え、
前記第1の導線の長さは前記第2の導線と同じであり、
前記第1の導線に流れる電流は、前記第2の導線に流れる電流と同期しており、
前記コア内において、前記第1の導線に流れる電流及び前記第2の導線に流れる電流が互いに逆向きになるように、前記コアが前記第1の導線及び前記第2の導線に取り付けられている
請求項1又は2に記載の室外機。 - 前記接続切替部は、ワイドバンドギャップ半導体で構成されている請求項1から4のいずれか1項に記載の室外機。
- 前記接続切替部は、電磁接触器で構成されている請求項1から4のいずれか1項に記載の室外機。
- 前記インバータは、半導体スイッチング素子及び環流ダイオードの少なくとも一方で構成されている請求項1から6のいずれか1項に記載の室外機。
- 前記半導体スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体で構成されている請求項7に記載の室外機。
- 前記環流ダイオードは、ワイドバンドギャップ半導体で構成されている請求項7に記載の室外機。
- 前記第1のモータは、永久磁石を有する請求項1から9のいずれか1項に記載の室外機。
- 前記第2のモータは、永久磁石を有する請求項1から10のいずれか1項に記載の室外機。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の室外機を備える冷凍サイクル装置。
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