(57)【要約】  回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータ（４１，４２）に接続され、ｎ台のモータ（４１，４２）を駆動可能なインバータ（４）と、ｎ台のモータ（４１，４２）の内の少なくとも１台のモータ（４２）とインバータ（４）との接続状態を、接続及び切断との間で切り替える接続切替部（８）とを備え、ｎ台のモータ（４１，４２）をインバータ（４）に接続して、ｎ台のモータ（４１，４２）をインバータ（４）で駆動している際に、少なくとも１台のモータ（４２）に異常が検知された場合には、接続切替部（８）は、接続状態を切断に切り替え、インバータ（４）は、少なくとも１台のモータ（４２）を除くｎ台のモータ（４１）を駆動する。
2019244194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータに接続され、前記ｎ台のモータを駆動可能なインバータと、
前記ｎ台のモータの内の少なくとも１台のモータと前記インバータとの接続状態を、接続及び切断との間で切り替える接続切替部とを備え、
前記ｎ台のモータを前記インバータに接続して、前記ｎ台のモータを前記インバータで駆動している際に、前記少なくとも１台のモータに異常が検知された場合には、前記接続切替部は、前記接続状態を前記切断に切り替え、前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを駆動すること
を特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを駆動する場合には、前記ｎ台のモータを駆動する場合よりも、回転数を大きくすること
を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを駆動していた回転数を、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータに割り振ること
を特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを駆動していた回転数を割り振った後の、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータの回転数が最大回転数を超える場合には、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを前記最大回転数で駆動すること
を特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを駆動する場合には、前記ｎ台のモータの最大回転数で駆動すること
を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記少なくとも１台のモータの回転数と、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータの回転数との差分である第１の差分が、予め定められた第１の閾値よりも大きい場合に、前記少なくとも１台のモータに異常が検知されること
を特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記少なくとも１台のモータの回転数の推定値である推定回転数と、前記少なくとも１台のモータの回転数の指令値である指令回転数との差分である第２の差分が、前記第１の閾値よりも大きい場合に、前記少なくとも１台のモータの異常を検知すること
を特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記少なくとも１台のモータの回転数の推定値である推定回転数の偏差が、予め定められた第２の閾値よりも大きい場合に、前記少なくとも１台のモータの異常を検知すること
を特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記少なくとも１台のモータの少なくとも１つの相電流の電流値が、予め定められた第３の閾値よりも大きい場合に、前記少なくとも１台のモータの異常を検知すること
を特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
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ること
を特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記接続切替部は電磁接触器で構成されること
を特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１２】
前記インバータを構成するスイッチング素子又は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ること
を特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１３】
請求項１から１２の何れか一項に記載のモータ駆動装置を備える冷凍サイクル適用機器。
【請求項１４】
前記冷凍サイクル適用機器の熱交換器がｎ個の部分を有し、
前記ｎ台のモータの各々が前記ｎ個の部分の各々に対応して設けられており、
前記冷凍サイクル適用機器の負荷に応じて、前記ｎ個の部分のうちの熱交換動作を行う部分が切り替えられ、
前記ｎ台のモータの各々は、対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を行うときに前記インバータにより駆動されること
を特徴とする請求項１３に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１５】
前記ｎ台のモータは、前記ｎ個の部分に対応して設けられているｎ個のファンを回転させるために用いられること
を特徴とする請求項１４に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１６】
前記冷凍サイクル適用機器がｎ個の圧縮機を有し、
前記ｎ台のモータの各々が前記ｎ個の圧縮機の各々に対応して設けられており、
前記冷凍サイクル適用機器の負荷に応じて、前記ｎ個の圧縮機のうちの圧縮動作を行う圧縮機が切り替えられ、
前記ｎ台のモータの各々は対応する、前記ｎ個の圧縮機の各々が圧縮動作を行うときに前記インバータにより駆動されること
を特徴とする請求項１３に記載の冷凍サイクル適用機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、単一のインバータにて、２台以上のモータを駆動する技術がある。例えば、特許文献１には、２台の永久磁石同期電動機を並列に接続した電力変換器における制御方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０６７７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、２台以上のモータの内、あるモータが外乱等により異常状態になった場合に、正常状態のモータも動作を停止させる必要がある。【０００５】
そこで、本発明の１又は複数の態様は、上記に鑑みてなされたものであって、２台以上のモータの内、あるモータが外乱等により異常状態になった場合に、正常なモータを動作させ続けることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１態様に係るモータ駆動装置は、回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータに接続され、前記ｎ台のモータを駆動可能なインバータと、前記ｎ台のモータの内の少なくとも１台のモータと前記インバータとの接続状態を、接続及び切断との間で切り替える接続切替部とを備え、前記ｎ台のモータを前記インバータに接続して、前記ｎ台のモータを前記インバータで駆動している際に、前記少なくとも１台のモータに異常が検知された場合には、前記接続切替部は、前記接続状態を前記切断に切り替え、前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の１又は複数の態様によれば、２台以上のモータの内、あるモータが外乱等により異常状態になった場合に、異常状態となったモータを切り離すことで、正常なモータを動作させ続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１のモータ駆動装置を示す概略図である。
【図２】実施の形態１における制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図２のＰＷＭ信号生成部の動作を表す図である。
【図４】実施の形態１のモータ駆動装置の第１の利用例を示す概略図である。
【図５】実施の形態１のモータ駆動装置の第２の利用例を示す概略図である。
【図６】実施の形態１のモータ駆動装置の第３の利用例を示す概略図である。
【図７】実施の形態２のモータ駆動装置を示す概略図である。
【図８】実施の形態２における制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】実施の形態２のモータ駆動装置の第１の利用例を示す概略図である。
【図１０】実施の形態２のモータ駆動装置の第２の利用例を示す概略図である。
【図１１】実施の形態２のモータ駆動装置の第３の利用例を示す概略図である。
【図１２】実施の形態３に係るヒートポンプ装置の回路構成図である。
【図１３】実施の形態３に係るヒートポンプ装置の冷媒の状態についてのモリエル線図である。
【図１４】インバータに３台のモータが接続された場合の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照し、実施の形態にかかるモータ駆動装置、及びそれを備えた冷凍サイクル適用機器について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１のモータ駆動装置を示す概略図である。このモータ駆動装置は、第１及び第２の永久磁石同期モータ４１及び４２を駆動するためのものである。以下では、「永久磁石同期モータ」を単に「モータ」と言うことがある。
【００１１】
図示のモータ駆動装置は、整流器２と、平滑部３と、インバータ４と、インバータ電流検出部５と、モータ電流検出部６と、入力電圧検出部７と、接続切替部８と、制御部１０とを備える。
【００１２】
整流器２は、交流電源１からの交流電力を整流して直流電力を生成する。
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。
【００１３】
なお、交流電源１は、図１の例では単相であるが、三相電源でもよい。交流電源１が三相であれば、整流器２としても三相の整流器が用いられる。
【００１４】
平滑部３のコンデンサとしては、一般的には静電容量の大きなアルミ電解コンデンサを用いることが多いが、長寿命であるフィルムコンデンサを用いてもよい。さらに静電容量の小さなコンデンサを用いることで、交流電源１に流れる電流の高調波電流を抑制するよう構成してもよい。
【００１５】
また、交流電源１から平滑部３までの間に高調波電流の抑制又は力率の改善のためにリアクトル（図示せず）を挿入してもよい。
【００１６】
インバータ４は、平滑部３の電圧を入力とし、周波数及び電圧値が可変の三相交流電力を出力する。
インバータ４の出力には、第１のモータ４１と、第２のモータ４２とが並列に接続されている。
【００１７】
接続切替部８は、図示の例では単一の開閉部９から成る。開閉部９は、第２のモータ４２とインバータ４とを接続したり切り離したりすることが可能であり、開閉部９の開閉により同時に運転されるモータの台数を切替えることができる。
【００１８】
インバータ４を構成する半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられることが多い。
【００１９】
なお、半導体スイッチング素子のスイッチングによるサージ電圧を抑制する目的で環流ダイオード（図示せず）を半導体スイッチング素子に並列に接続した構成としてもよい。
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よい。ＭＯＳＦＥＴの場合は、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。
【００２０】
半導体スイッチング素子を構成する材料は、ケイ素Ｓｉに限定されず、ワイドバンドギャップ半導体である炭化ケイ素ＳｉＣ、窒化ガリウムＧａＮ、酸化ガリウムＧａ２Ｏ３又はダイヤモンド等を用いることが可能であり、ワイドバンドギャップ半導体を用いることで、低損失化及び高速スイッチング化を実現することが可能となる。
【００２１】
開閉部９としては、半導体スイッチング素子の代わりに、機械的なリレー又はコンタクタ等の電磁接触器を用いてもよい。要するに、同様の機能を有するものであれば何を用いてもよい。
【００２２】
図示の例では、第２のモータ４２とインバータ４との間に開閉部９を設けているが、第１のモータ４１とインバータ４との間に設けてもよい。２つの開閉部を設け、１つの開閉部を第１のモータ４１とインバータ４との間に設け、他の開閉部を第２のモータ４２とインバータ４との間に設けてもよい。２つの開閉部が設けられる場合には、２つの開閉部により接続切替部８が構成される。
【００２３】
インバータ電流検出部５は、インバータ４に流れる電流を検出する。図示の例では、インバータ電流検出部５は、インバータ４の３つの下アームのスイッチング素子にそれぞれ直列に接続された抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗの両端電圧ＶＲｕ，ＶＲｖ，ＶＲｗに基づいて、インバータ４のそれぞれの相の電流（インバータ電流）ｉｕ＿ａｌｌ、ｉｖ＿ａｌｌ、ｉｗ＿ａｌｌを求める。
【００２４】
モータ電流検出部６は、第１のモータ４１の電流を検出する。モータ電流検出部６は、３つの相の電流（相電流）ｉｕ＿ｍ、ｉｖ＿ｍ、ｉｗ＿ｍをそれぞれ検出する３つのカレントトランスを含む。
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。
【００２５】
制御部１０は、インバータ電流検出部５で検出された電流値、モータ電流検出部６で検出された電流値、及び、入力電圧検出部７で検出された電圧値に基づいて、インバータ４を動作させるための信号を出力する。
【００２６】
なお、上記の例では、インバータ電流検出部５が、インバータ４の下アームのスイッチング素子に直列に接続された３つの抵抗により、インバータ４のそれぞれの相の電流を検出するが、代わりに、下アームのスイッチング素子の共通接続点と平滑部３としてのコンデンサの負側電極との間に接続された抵抗により、インバータ４のそれぞれの相の電流を検出するものであってもよい。
【００２７】
また、第１のモータ４１の電流を検出するモータ電流検出部６に加えて、第２のモータ４２の電流を検出するモータ電流検出部を設けてもよい。
【００２８】
モータ電流の検出には、カレントトランスを用いる代わりに、ホール素子を用いてもよく、抵抗の両端電圧から電流を算出する構成を用いてもよい。
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、カレントトランス又はホール素子等を用いてもよい。
【００２９】
制御部１０は、処理回路で実現可能である。処理回路は、専用のハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合せで構成されていてもよい。ソフトウェアで構成される場合、制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を備えたマイクロコンピュータ又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等で構成される。
【００３０】
図２は、制御部１０の構成を示す機能ブロック図である。
図示のように、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、速度推定部１０５、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、モータ異常検知部１１３とを有する。
【００３１】
運転指令部１０１は、モータの回転数指令値ωｍ＊を生成して出力する。運転指令部１０１はまた、接続切替部８を制御するための切替制御信号Ｓｗを生成して出力する。
【００３２】
減算部１０２は、インバータ電流検出部５で検出されたインバータ４の相電流ｉｕ＿ａｌｌ、ｉｖ＿ａｌｌ、ｉｗ＿ａｌｌから、第１のモータ４１の相電流ｉｕ＿ｍ，ｉｖ＿ｍ，ｉｗ＿ｍを減算することで、第２のモータ４２の相電流ｉｕ＿ｓｌ，ｉｖ＿ｓｌ，ｉｗ＿ｓｌを求める。
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。
【００３３】
座標変換部１０３は、後述の第１のモータ４１の位相推定値（磁極位置推定値）θｍを用いて、第１のモータ４１の相電流ｉｕ＿ｍ，ｉｖ＿ｍ，ｉｗ＿ｍを静止三相座標系から回転二相座標系に座標変換して、第１のモータ４１のｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ，ｉｑ＿ｍを求める。
【００３４】
座標変換部１０４は、後述の第２のモータ４２の位相推定値（磁極位置推定値）θｓｌを用いて、第２のモータ４２の相電流ｉｕ＿ｓｌ，ｉｖ＿ｓｌ，ｉｗ＿ｓｌを静止三相座標系から回転二相座標系に座標変換して、第２のモータ４２のｄｑ軸電流ｉｄ＿ｓｌ，ｉｑ＿ｓｌを求める。
【００３５】
第１のモータ速度推定部１０５は、ｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ、ｉｑ＿ｍ及び後述のｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊に基づいて第１のモータ４１の回転数推定値ωｍを求める。
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。
【００３６】
積分部１０７は、第１のモータ４１の回転数推定値ωｍを積分することで、第１のモータ４１の位相推定値θｍ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。
【００３７】
なお、回転数及び位相の推定には、例えば特許第４６７２２３６号明細書に示されている方法を用いることができるが、回転数及び位相が推定可能な方法であればどのような方法を用いてもよい。また、回転数又は位相を直接検出する方法を用いてもよい。
【００３８】
電圧指令生成部１０９は、第１のモータ４１のｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ，ｉｑ＿ｍと、第１のモータ４１の回転数推定値ωｍと、後述の脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊とに基づいて、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を算出する。
【００３９】
座標変換部１１１は、第１のモータ４１の位相推定値θｍと、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊とから、印加電圧位相θｖを求め、印加電圧位相θｖに基づき、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を回転二相座標系から静止三相座標系に座標変換して、静止三相座標系上の電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を求める。
【００４０】
印加電圧位相θｖは、例えば、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊から
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。
【００４１】
位相推定値θｍ、進み位相角θｆ、及び印加電圧位相θｖの例が図３（ａ）に示され、座標変換部１１１で求められる電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊の例が図３（ｂ）に示されている。
【００４２】
ＰＷＭ信号生成部１１２は、入力電圧Ｖｄｃと、電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊とから図３（ｃ）に示されるＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮを生成する。
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。
【００４３】
インバータ４には、ＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮに基づいて、それぞれ対応するアームのスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成する、図示しない駆動回路が設けられている。
【００４４】
上記のＰＷＭ信号ＵＰ，ＶＰ，ＷＰ，ＵＮ，ＶＮ，ＷＮに基づいてインバータ４のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、インバータ４から周波数及び電圧値が可変の交流電圧を出力させ、第１のモータ４１及び第２のモータ４２に印加することができる。
【００４５】
電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊は、図３（ｂ）に示される例では正弦波であるが、電圧指令値は、三次高調波を重畳させたものであってもよく、第１のモータ４１及び第２のモータ４２を駆動することが可能であればどのような波形のものであってもよい。
【００４６】
図２に戻り、電圧指令生成部１０９が、ｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ，ｉｑ＿ｍ及び第１のモータ４１の回転数推定値ωｍのみに基づいて電圧指令を生成する構成であるとすれば、第１のモータ４１が適切に制御される一方、第２のモータ４２は、第１のモータ４１のために生成された電圧指令値に応じて動作するだけであり、直接的には制御されていない状態にある。
【００４７】
そのため、第１のモータ４１及び第２のモータ４２は、位相推定値θｍ及び位相推定値θｓｌに誤差を伴う状態で動作し、特に低速域で誤差が顕著に現れる。
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の脱調又は過大電流による発熱による損失悪化のおそれがある。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おそれがある。
【００４８】
脈動補償制御部１１０は、このような問題を解決するために設けられたものであり、第２のモータ４２のｑ軸電流ｉｑ＿ｓｌと、第１のモータ４１の位相推定値θｍと、第２のモータ４２の位相推定値θｓｌとを用いて、第２のモータ４２の電流脈動を抑制するための脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊を出力する。
【００４９】
脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊は、第１のモータ４１の位相推定値θｍと、第２のモータ４２の位相推定値θｓｌとから、第１のモータ４１と第２のモータ４２との位相関係を判定し、その判定結果に基づいて、第２のモータ４２のトルク電流に該当するｑ軸電流ｉｑ＿ｓｌの脈動を抑制するように定められる。
【００５０】
電圧指令生成部１０９は、運転指令部１０１からの第１のモータ４１の回転数指令値ωｍ＊と第１のモータ４１の回転数推定値ωｍとの偏差に対して比例積分演算を行って、第１のモータ４１のｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｍ＊を求める。
【００５１】
一方、第１のモータ４１のｄ軸電流は、励磁電流成分であり、その値を変化させることで、電流位相を制御すること、及び、第１のモータ４１を強め磁束又は弱め磁束で駆動させることが可能となる。その特性を利用し、先に述べた脈動補償電流指令値ｉｓｌ＊を、第１のモータ４１のｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｍ＊に反映させることで、電流位相を制御し、これにより脈動の抑制を図ることが可能である。
【００５２】
電圧指令生成部１０９は、上記のようにして求めたｄｑ軸電流指令値Ｉｄ＿ｍ＊，Ｉｑ＿ｍ＊と、座標変換部１０３で求めたｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ，ｉｑ＿ｍとに基づいてｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を求める。即ち、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｍ＊とｄ軸電流ｉｄ＿ｍとの偏差に対して比例積分演算を行ってｄ軸電圧指令値ｖｄ＊を求め、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｍ＊とｑ軸電流ｉｑ＿ｍとの偏差に対して比例積分演算を行ってｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を求める。
【００５３】
なお、電圧指令生成部１０９及び脈動補償制御部１１０については同様の機能を実現可能であれば、どのような構成のものであってもよい。
【００５４】
以上のような制御を行うことで、第１のモータ４１と第２のモータ４２とを、第２のモータ４２に脈動が生じないように、１台のインバータ４で駆動することが可能となる。
【００５５】
モータ異常検知部１１３は、第１のモータ４１及び第２のモータ４２の少なくとも何れか一方の異常を検知する。
まず、第１のモータ４１の異常は、第１のモータ４１の回転数の異常、第２のモータ４２の異常は、第２のモータ４２の回転数の異常となって表れるため、モータ異常検知部１１３は、第１のモータ４１の回転数及び第２のモータ４２の回転数を監視することで、第１のモータ４１及び第２のモータ４２の異常を検知すればよい。
【００５６】
例えば、モータ異常検知部１１３は、第１のモータ４１の回転数と、第２のモータ４２の回転数との差が、予め定められた閾値を超えている場合には、第１のモータ４１又は第２のモータ４２に異常が発生していると判断することができる。具体的には、モータ異常検知部１１３は、第１のモータ速度推定部１０５から得られる、第１のモータ４１の回転数推定値ωｍと、第２のモータ速度推定部１０６から得られる、第２のモータ４２の回転数推定値ωｓｌとの差が、予め定められた閾値を超えている場合に、第１のモータ４１又は第２のモータ４２に異常が発生していると判断することができる。この場合、モータ異常検知部１１３は、運転指令部１０１からの回転数指令値ωｍ＊と、第１のモータ４１の回転数推定値ωｍとの差分、及び、運転指令部１０１からの回転数指令値ωｍ＊と、第２のモータ４２の回転数推定値ωｓｌとの差分を算出することで、その差分が大きい方のモータに異常があると検知することができる。すなわち、モータ異常検知部１１３は、第１のモータ４１の回転数と、第２のモータ４２の回転数との差が予め定められた閾値よりも大きい場合に、運転指令部１０１から指令された回転数からの乖離量が多い方のモータに異常があると検知することができる。
【００５７】
また、モータ異常検知部１１３は、第１のモータ４１の回転数の偏差が、予め定められた閾値よりも大きい場合には、第１のモータ４１が異常であると判断し、第２のモータ４２の回転数の偏差が、予め定められた閾値よりも大きい場合には、第２のモータ４２に異常が発生したと判断することができる。具体的には、モータ異常検知部１１３は、第１のモータ速度推定部１０５から得られる、第１のモータ４１の回転数推定値ωｍの偏差と、第２のモータ速度推定部１０６から得られる、第２のモータ４２の回転数推定値ωｓｌの偏差とを算出し、算出された偏差が予め定められた閾値よりも大きくなった場合に、その偏差が算出されたモータの異常を検知することができる。
【００５８】
さらに、モータ異常検知部１１３は、運転指令部１０１から指令された回転数からの乖離量が予め定められた閾値よりも大きくなったモータに異常があると検知することができる。具体的には、モータ異常検知部１１３は、第１のモータ速度推定部１０５から得られる、第１のモータ４１の回転数推定値ωｍと、運転指令部１０１からの回転数指令値ωｍ＊とを比較して、これらの差分が閾値よりも大きい場合に、第１のモータ４１の異常を検知することができる。また、モータ異常検知部１１３は、第２のモータ速度推定部１０６から得られる、第２のモータ４２の回転数推定値ωｓｌと、運転指令部１０１からの回転数指令値ωｍ＊とを比較して、これらの差分が閾値よりも大きい場合に、第２のモータ４２の異常を検知することができる。ここでの閾値は、回転数指令値ωｍ＊であることが望ましい。
【００５９】
次に、第１のモータ４１の異常は、インバータ４から第１のモータ４１に出力される電流の異常、第２のモータ４２の異常は、インバータ４から第２のモータ４２に出力される電流の異常となって表れるため、モータ異常検知部１１３は、インバータ４から出力される電流を監視することで、第１のモータ４１及び第２のモータ４２の異常を検知することもできる。
例えば、モータ異常検知部１１３は、第１のモータ４１の相電流ｉｕ＿ｍ、ｉｖ＿ｍ、ｉｗ＿ｍから過電流が検出された場合、言い換えると、第１のモータ４１の相電流ｉｕ＿ｍ、ｉｖ＿ｍ、ｉｗ＿ｍの何れかの電流値が、予め定められた閾値を超えた場合に、第１のモータ４１に異常があると検知することができる。また、モータ異常検知部１１３は、第２のモータ４２の相電流ｉｕ＿ｓｌ，ｉｖ＿ｓｌ，ｉｗ＿ｓｌから過電流が検出された場合、言い換えると、第２のモータ４２の相電流ｉｕ＿ｓｌ，ｉｖ＿ｓｌ，ｉｗ＿ｓｌの何れかの電流値が、予め定められた閾値を超えた場合に、第２のモータ４２に異常があると検知することができる。なお、上述のように、第２のモータ４２の相電流ｉｕ＿ｓｌ，ｉｖ＿ｓｌ，ｉｗ＿ｓｌは、インバータ電流からｉｕ＿ａｌｌ、ｉｖ＿ａｌｌ、ｉｗ＿ａｌｌから、第１のモータ４１の相電流ｉｕ＿ｍ、ｉｖ＿ｍ、ｉｗ＿ｍを減算することで求めることができる。
【００６０】
モータ異常検知部１１３は、異常を検知した場合には、異常が検知されたモータを示す異常信号を運転指令部１０１に送ることで、異常が検知されたモータを運転指令部１０１に通知する。
【００６１】
実施の形態１では、運転指令部１０１は、第１のモータ４１で異常が検知された場合には、インバータ停止信号ｉｎｖｓｔｏｐをＰＷＭ信号生成部１１２に送ることで、インバータ４のスイッチングを停止させる。
一方、運転指令部１０１は、第２のモータ４２で異常が検知された場合には、開閉部９を開放するように、接続切替部８に切替制御信号Ｓｗを送る。これにより、正常な第１のモータ４１の運転は継続される。
【００６２】
図４は、実施の形態１のモータ駆動装置の第１の利用例を示す概略図である。
第１の利用例では、実施の形態１のモータ駆動装置は、冷凍サイクル適用機器としての空気調和機の室外機に利用されている。
図示されているように、一台のインバータ４に、第１のファンモータ４１＃１と第２のファンモータ４２＃１とが接続されており、別のインバータ１１に圧縮機モータ１２が接続されている。
【００６３】
なお、別のインバータ１１も制御部１０により制御されているものとする。制御部１０によるインバータ１１の制御は、インバータ１１に１つの圧縮機モータ１２が接続されているだけであるため、周知の技術が用いられればよい。
ここで、図１に示されている第１のモータ４１が、第１のファンモータ４１＃１として利用されており、第２のモータ４２が、第２のファンモータ４２＃１として利用されている。
【００６４】
第１のファンモータ４１＃１に異常が検知された場合、制御部１０は、インバータ４を停止する。
第２のファンモータ４２＃１に異常が検知された場合、制御部１０は、開閉部９を開放して、第２のファンモータ４２＃１を停止する。この場合、制御部１０は、第１のファンモータ４１＃１の回転数を上昇させつつ、圧縮機モータ１２の回転数も上昇させる。これにより、熱交換効率を大きくし、正常である第１のファンモータ４１＃１だけを動かし続けても、第２のファンモータ４２＃１の停止前に比べて空調温度を大きく変化させないことが可能となる。また、第１のファンモータ４１＃１の回転数が最大回転数で限界を迎えても、圧縮機モータ１２の回転数を上げることで熱交換効率を上げることができる。
【００６５】
図５は、実施の形態１のモータ駆動装置の第２の利用例を示す概略図である。
第２の利用例では、実施の形態１のモータ駆動装置は、空気調和機の室外機に利用されている。
図示されているように、一台のインバータ４に第１の圧縮機モータ４１＃２と第２の圧縮機モータ４２＃２とが接続されており、別のインバータ１１にファンモータ１３が接続されている。
なお、別のインバータ１１も、周知の技術により、制御部１０で制御されているものとする。ここで、図１に示されている第１のモータ４１が、第１の圧縮機モータ４１＃２として利用されており、第２のモータ４２が、第２の圧縮機モータ４２＃２として利用されている。
【００６６】
第１の圧縮機モータ４１＃２に異常が検知された場合、制御部１０は、インバータ４を停止する。
第２の圧縮機モータ４２＃２に異常が検知された場合、制御部１０は、開閉部９を開放して、第２の圧縮機モータ４２＃２を停止する。この場合、制御部１０は、第１の圧縮機モータ４１＃２の回転数を上昇させつつ、ファンモータ１３の回転数も上昇させる。これにより、熱交換効率を大きくし、正常である第１の圧縮機モータ４１＃２だけを動かし続けても、第２の圧縮機モータ４２＃２の停止前に比べて空調温度を大きく変化させないことが可能となる。また、第１の圧縮機モータ４１＃２の回転数が最大回転数で限界を迎えても、ファンモータ１３の回転数を上げることで熱交換効率を上げることができる。
【００６７】
図６は、実施の形態１のモータ駆動装置の第３の利用例を示す概略図である。
第３の利用例では、実施の形態１のモータ駆動装置は、空気調和機の室外機に利用されている。
図示されているように、一台のインバータ４に第１のファンモータ４１＃１と第２のファンモータ４２＃１とが接続されている。
また、一台のインバータ４＃に第１の圧縮機ファンモータ４１＃２と第２の圧縮機モータ４２＃２とが接続されている。
【００６８】
なお、インバータ４＃も、図１に示されているインバータ４と同様に構成されており、図１のインバータ４と同様に、制御部１０で制御されているものとする。ここで、図１に示されている第１のモータ４１が、第１のファンモータ４１＃１として利用されており、第２のモータ４２が、第２のファンモータ４２＃１として利用されている。また、図６では、インバータ４＃に、図１の第１のモータ４１と同様の第３のモータが接続されており、この第３のモータが第１の圧縮機モータ４１＃２として利用されている。さらに、図６では、インバータ４＃に、図１の第２のモータ４２と同様の第４のモータが接続されており、この第４のモータが、第２の圧縮機モータ４２＃２として利用されている。
【００６９】
ここで、一台のインバータ４にＮ台（Ｎは、２以上の整数）のモータが接続されており、それぞれのモータが回転数Ｍ（Ｍは、正の整数）を示す回転数指令値に従って回転しているものとする。このような場合に、Ｎ台のモータのうちＡ台（Ａは、正の整数で、Ｎ未満）のモータで異常が検知されると、運転指令部１０１は、異常が検知されたモータを切り離して、正常なモータの駆動を続けて、その回転数を上昇させる。
【００７０】
このような状況では、運転指令部１０１は、正常に駆動している（Ｎ−Ａ）台のモータの回転数指令値ωｍ＊を、（Ｍ×Ｎ）÷（Ｎ−Ａ）で算出する。但し、（Ｍ×Ｎ）÷（Ｎ−Ａ）で算出される値が、１台のモータの最大回転数を超えている場合には、運転指令部１０１は、そのモータの最大回転数を回転数指令値ωｍ＊とする。
【００７１】
例えば、図５に示されている第１の利用例で説明すると、１０００ｒｐｍで回転している第２のファンモータ４２＃１で異常が検知された場合、運転指令部１０１は、正常な第１のファンモータ４１＃１に、（１０００×２）÷（２−１）＝２０００ｒｐｍを示す回転数指令値ωｍ＊を与える。但し、第１のファンモータ４１＃１の最大回転数が１８００ｒｐｍである場合には、運転指令部１０１は、第１のファンモータ４１＃１に、１８００ｒｐｍを示す回転数指令値ωｍ＊を与える。
【００７２】
続いて、図１に示されている開閉部９の動作について説明する。
開閉部９が開状態の場合、インバータ４は第１のモータ４１のみに電圧を出力するため、第１のモータ４１のみが回転駆動する。第１のモータ４１の駆動中に開閉部９を閉じた場合、同期モータである第２のモータ４２は、停止状態であるため、インバータ４が出力する交流電圧に追従できずに起動できないおそれがある。そのため、運転指令部１０１は、第１のモータ４１の回転数を十分に低下させて開閉部９を閉じるか、又は、第１のモータ４１を一度停止させて開閉部９を閉じて、第２のモータ４２を起動させることにより、第２のモータ４２を再起動することが可能となる。
【００７３】
次に、開閉部９を閉状態とし、第１のモータ４１と第２のモータ４２とを駆動している場合に、開閉部９を開状態として第１のモータ４１のみを運転する動作について説明する。
第２のモータ４２を駆動している状態で開閉部９を開状態とすると、電流が流れる経路が遮断されるために、第２のモータ４２のインダクタンスと流れている電流とに応じた電圧が発生し、開閉部９を故障させるおそれがある。また、開閉部９に機械式のリレーを用いている場合には、電流が流れている状態で開状態又は閉状態とすると、アーク放電による接点溶着を招くおそれがある。そのため、運転指令部１０１は、電圧指令生成部１０９に指示することで、第２のモータ４２の回転数を十分に低下させた状態（停止を含む）で、開閉部９を開状態とするか、第２のモータ４２に流れる電流をゼロ又はゼロに近い値に制御した状態、言い換えると、第２のモータ４２に流れる電流が、予め定められた閾値以下となるような状態で、開閉部９を開状態とすることで、以上の懸念を回避することが可能となる。
【００７４】
例えば、電圧指令生成部１０９は、運転指令部１０１からの指示に応じて、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ＿ｍ＊，Ｉｑ＿ｍ＊がゼロを示すようにして、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を求めることで、第２のモータ４２に流れる電流をゼロ又はゼロに近い値に制御することができる。
【００７５】
実施の形態２.
図７は、実施の形態２のモータ駆動装置を示す概略図である。
図示のモータ駆動装置は、整流器２と、平滑部３と、インバータ４と、インバータ電流検出部５と、モータ電流検出部６と、入力電圧検出部７と、接続切替部１５と、制御部１６とを備える。
図７に示されているモータ駆動装置は、接続切替部１５及び制御部１６を除いて、図１に示されているモータ駆動装置と同様に構成されている。
【００７６】
接続切替部１５は、２つの開閉部９，１４から成る。
開閉部９は、実施の形態１と同様であり、第２のモータ４２とインバータ４とを接続したり切り離したりすることが可能である。
開閉部１４は、第１のモータ４１とインバータ４とを接続したり切り離したりすることが可能である。
開閉部９，１４の開閉により同時に運転されるモータの台数を切替えることができる。
【００７７】
図８は、制御部１６の構成を示す機能ブロック図である。
図示のように、制御部１６は、運転指令部２０１と、減算部１０２と、座標変換部１０３、１０４と、速度推定部１０５、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、モータ異常検知部１１３とを有する。
図８に示されている制御部１６は、運転指令部２０１を除いて、図２に示されている制御部１０と同様に構成されている。
【００７８】
運転指令部２０１は、モータの回転数指令値ωｍ＊を生成して出力する。運転指令部２０１はまた、接続切替部１５を制御するための切替制御信号Ｓｗ１，Ｓｗ２を生成して出力する。
例えば、運転指令部２０１は、第１のモータ４１及び第２のモータ４２を駆動している際に、モータ異常検知部１１３が、第１のモータ４１の異常を検知した場合には、接続切替部１５に切替制御信号Ｓｗ１を送り、開閉部１４を開状態にさせる。
また、運転指令部２０１は、第１のモータ４１及び第２のモータ４２を駆動している際に、モータ異常検知部１１３が、第２のモータ４２の異常を検知した場合には、接続切替部１５に切替制御信号Ｓｗ２を送り、開閉部９を開状態にさせる。
【００７９】
これにより、運転指令部２０１は、第１のモータ４１で異常が検知された場合でも、第２のモータ４２が正常であった場合、第１のモータ４１を接続切替部１５で切り離して、第２のモータ４２のみを動かし続けることも可能となる。
【００８０】
図９は、実施の形態２のモータ駆動装置の第１の利用例を示す概略図である。
第１の利用例では、実施の形態２のモータ駆動装置は、空気調和機の室外機に利用されている。
図示されているように、一台のインバータ４に、第１のファンモータ４１＃１と第２のファンモータ４２＃１とが接続されており、別のインバータ１１に圧縮機モータ１２が接続されている。
【００８１】
なお、別のインバータ１１も制御部１６により制御されているものとする。制御部１６によるインバータ１１の制御は、インバータ１１に１つの圧縮機モータ１２が接続されているだけであるため、周知の技術が用いられればよい。
ここで、図７に示されている第１のモータ４１が、第１のファンモータ４１＃１として利用されており、第２のモータ４２が、第２のファンモータ４２＃１として利用されている。
【００８２】
第１のファンモータ４１＃１に異常が検知された場合、制御部１６は、開閉部１４を開放して、第１のファンモータ４１＃１を停止する。この場合、制御部１６は、第２のファンモータ４２＃１の回転数を上昇させつつ、圧縮機モータ１２の回転数も上昇させる。
また、第２のファンモータ４２＃１に異常が検知された場合、制御部１６は、開閉部９を開放して、第２のファンモータ４２＃１を停止する。この場合、制御部１６は、第１のファンモータ４１＃１の回転数を上昇させつつ、圧縮機モータ１２の回転数も上昇させる。
【００８３】
以上により、熱交換効率を大きくし、正常である第２のファンモータ４２＃１又は第１のファンモータ４１＃１だけを動かし続けても、第１のファンモータ４１＃１又は第２のファンモータ４２＃１の停止前に比べて空調温度を大きく変化させないことが可能となる。また、第２のファンモータ４２＃１又は第１のファンモータ４１＃１の回転数が最大回転数で限界を迎えても、圧縮機モータ１２の回転数を上げることで熱交換効率を上げることができる。
【００８４】
図１０は、実施の形態２のモータ駆動装置の第２の利用例を示す概略図である。
第２の利用例では、実施の形態２のモータ駆動装置は、空気調和機の室外機に利用されている。
図示されているように、一台のインバータ４に第１の圧縮機モータ４１＃２と第２の圧縮機モータ４２＃２とが接続されており、別のインバータ１１にファンモータ１３が接続されている。
なお、別のインバータ１１も、周知の技術により、制御部１６で制御されているものとする。ここで、図７に示されている第１のモータ４１が、第１の圧縮機モータ４１＃２として利用されており、第２のモータ４２が、第２の圧縮機モータ４２＃２として利用されている。
【００８５】
ここで、第１の圧縮機モータ４１＃２に異常が検知された場合、制御部１６は、開閉部１４を開放して、第１の圧縮機モータ４１＃２を停止する。この場合、制御部１６は、第２の圧縮機モータ４２＃２の回転数を上昇させつつ、ファンモータ１３の回転数も上昇させる。
また、第２の圧縮機モータ４２＃２に異常が検知された場合、制御部１６は、開閉部９を開放して、第２の圧縮機モータ４２＃２を停止する。この場合、制御部１６は、第１の圧縮機モータ４１＃２の回転数を上昇させつつ、ファンモータ１３の回転数も上昇させる。
【００８６】
以上により、熱交換効率を大きくし、正常である第２の圧縮機モータ４２＃２又は第１の圧縮機モータ４１＃２だけを動かし続けても、第１の圧縮機モータ４１＃２又は第２の圧縮機モータ４２＃２の停止前に比べて空調温度を大きく変化させないことが可能となる。また、第１の圧縮機モータ４１＃２又は第２の圧縮機モータ４２＃２の回転数が最大回転数で限界を迎えても、ファンモータ１３の回転数を上げることで熱交換効率を上げることができる。
【００８７】
図１１は、実施の形態２のモータ駆動装置の第３の利用例を示す概略図である。
第３の利用例では、実施の形態２のモータ駆動装置は、空気調和機の室外機に利用されている。
図示されているように、一台のインバータ４に第１のファンモータ４１＃１と第２のファンモータ４２＃１とが接続されている。
また、一台のインバータ４＃に第１の圧縮機ファンモータ４１＃２と第２の圧縮機モータ４２＃２とが接続されている。
【００８８】
なお、インバータ４＃も、図７に示されているインバータ４と同様に構成されており、図７のインバータ４と同様に、制御部１６で制御されているものとする。ここで、図７に示されている第１のモータ４１が、第１のファンモータ４１＃１として利用されており、第２のモータ４２が、第２のファンモータ４２＃１として利用されている。また、図１１では、インバータ４＃に、図７の第１のモータ４１と同様の第３のモータが接続されており、この第３のモータが第１の圧縮機モータ４１＃２として利用されている。さらに、図１１では、インバータ４＃に、図７の第２のモータ４２と同様の第４のモータが接続されており、この第４のモータが、第２の圧縮機モータ４２＃２として利用されている。
【００８９】
実施の形態３．
実施の形態３では、冷凍サイクル適用機器としてのヒートポンプ装置の回路構成の一例について説明する。
図１２は、実施の形態３に係るヒートポンプ装置９００の回路構成図である。
図１３は、図１２に示すヒートポンプ装置９００の冷媒の状態についてのモリエル線図である。図１３において、横軸は比エンタルピ、縦軸は冷媒圧力を示す。
【００９０】
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。
【００９１】
熱交換器９０７は第１の部分９０７ａ及び第２の部分９０７ｂを有し、これらには図示しない弁が接続されており、ヒートポンプ装置９００の負荷に応じて冷媒の流れが制御される。例えば、ヒートポンプ装置９００の負荷が比較的大きいときは、第１の部分９０７ａ及び第２の部分９０７ｂの双方に冷媒が流され、ヒートポンプ装置９００の負荷が比較的小さいときは、第１の部分９０７ａ及び第２の部分９０７ｂの一方のみ、例えば、第１の部分９０７ａにのみ冷媒が流される。
【００９２】
第１の部分９０７ａ及び第２の部分９０７ｂには、それらの近傍に、それぞれの部分に対応してファン９１０ａ及び９１０ｂが設けられている。ファン９１０ａ及び９１０ｂは、それぞれ別個のモータによって駆動される。例えば、実施の形態１又は２で説明したモータ４１及び４２がそれぞれファン９１０ａ及び９１０ｂの駆動に用いられる。
【００９３】
さらに、ヒートポンプ装置９００は、レシーバ９０４と内部熱交換器９０５との間から、圧縮機９０１のインジェクションパイプまでを配管により繋ぐインジェクション回路９１２を備える。インジェクション回路９１２には、膨張機構９１１、内部熱交換器９０５が順次接続される。
【００９４】
熱交換器９０２には、水が循環する水回路９１３が接続される。なお、水回路９１３には、給湯器、ラジエータ、床暖房等の放熱器等の水を利用する装置が接続される。
【００９５】
まず、ヒートポンプ装置９００の暖房運転時の動作について説明する。暖房運転時には、四方弁９０９は実線方向に設定される。なお、この暖房運転は、空調で使われる暖房だけでなく、給湯のための水の加熱をも含む。
【００９６】
圧縮機９０１で高温高圧となった気相冷媒（図１３の点１）は、圧縮機９０１から吐出され、凝縮器であり放熱器となる熱交換器９０２で熱交換されて液化する（図１３の点２）。このとき、冷媒から放熱された熱により、水回路９１３を循環する水が温められ、暖房、給湯等に利用される。
【００９７】
熱交換器９０２で液化された液相冷媒は、膨張機構９０３で減圧され、気液二相状態になる（図１３の点３）。膨張機構９０３で気液二相状態になった冷媒は、レシーバ９０４で圧縮機９０１へ吸入される冷媒と熱交換され、冷却されて液化される（図１３の点４）。レシーバ９０４で液化された液相冷媒は、主冷媒回路９０８と、インジェクション回路９１２とに分岐して流れる。
【００９８】
主冷媒回路９０８を流れる液相冷媒は、膨張機構９１１で減圧され気液二相状態となったインジェクション回路９１２を流れる冷媒と内部熱交換器９０５で熱交換されて、さらに冷却される（図１３の点５）。内部熱交換器９０５で冷却された液相冷媒は、膨張機構９０６で減圧されて気液二相状態になる（図１３の点６）。膨張機構９０６で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器９０７で外気と熱交換され、加熱される（図１３の点７）。
そして、熱交換器９０７で加熱された冷媒は、レシーバ９０４でさらに加熱され（図１３の点８）、圧縮機９０１に吸入される。
【００９９】
一方、インジェクション回路９１２を流れる冷媒は、上述したように、膨張機構９１１で減圧されて（図１３の点９）、内部熱交換器９０５で熱交換される（図１３の点１０）。内部熱交換器９０５で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機９０１のインジェクションパイプから圧縮機９０１内へ流入する。
【０１００】
圧縮機９０１では、主冷媒回路９０８から吸入された冷媒（図１３の点８）が、中間圧まで圧縮、加熱される（図１３の点１１）。
中間圧まで圧縮、加熱された冷媒（図１３の点１１）に、インジェクション冷媒（図１３の点１０）が合流して、温度が低下する（図１３の点１２）。
そして、温度が低下した冷媒（図１３の点１２）が、さらに圧縮、加熱され高温高圧となり、吐出される（図１３の点１）。
【０１０１】
なお、インジェクション運転を行わない場合には、膨張機構９１１の開度を全閉にする。つまり、インジェクション運転を行う場合には、膨張機構９１１の開度がある値よりも大きくなっているが、インジェクション運転を行わない場合には、膨張機構９１１の開度を上記のある値より小さくする。これにより、圧縮機９０１のインジェクションパイプへ冷媒が流入しない。
ここで、膨張機構９１１の開度は、マイクロコンピュータ等で構成された制御部により電子制御される。
【０１０２】
次に、ヒートポンプ装置９００の冷房運転時の動作について説明する。冷房運転時には、四方弁９０９は破線方向に設定される。なお、この冷房運転は、空調で使われる冷房だけでなく、水の冷却、食品の冷凍等をも含む。
【０１０３】
圧縮機９０１で高温高圧となった気相冷媒（図１３の点１）は、圧縮機９０１から吐出され、凝縮器であり放熱器となる熱交換器９０７で熱交換されて液化する（図１３の点２）。熱交換器９０７で液化された液相冷媒は、膨張機構９０６で減圧され、気液二相状態になる（図１３の点３）。膨張機構９０６で気液二相状態になった冷媒は、内部熱交換器９０５で熱交換され、冷却され液化される（図１３の点４）。内部熱交換器９０５では、膨張機構９０６で気液二相状態になった冷媒と、内部熱交換器９０５で液化された液相冷媒を膨張機構９１１で減圧させて気液二相状態になった冷媒（図１３の点９）とを熱交換させている。内部熱交換器９０５で熱交換された液相冷媒（図１３の点４）は、主冷媒回路９０８と、インジェクション回路９１２とに分岐して流れる。
【０１０４】
主冷媒回路９０８を流れる液相冷媒は、レシーバ９０４で圧縮機９０１に吸入される冷媒と熱交換されて、さらに冷却される（図１３の点５）。レシーバ９０４で冷却された液相冷媒は、膨張機構９０３で減圧されて気液二相状態になる（図１３の点６）。膨張機構９０３で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器９０２で熱交換され、加熱される（図１３の点７）。このとき、冷媒が吸熱することにより、水回路９１３を循環する水が冷やされ、冷房、冷却、冷凍等に利用される。
そして、熱交換器９０２で加熱された冷媒は、レシーバ９０４でさらに加熱され（図１３の点８）、圧縮機９０１に吸入される。
【０１０５】
一方、インジェクション回路９１２を流れる冷媒は、上述したように、膨張機構９１１で減圧されて（図１３の点９）、内部熱交換器９０５で熱交換される（図１３の点１０）。内部熱交換器９０５で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機９０１のインジェクションパイプから流入する。
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。
【０１０６】
なお、インジェクション運転を行わない際には、暖房運転時と同様に、膨張機構９１１の開度を全閉にして、圧縮機９０１のインジェクションパイプへ冷媒が流入しないようにする。
【０１０７】
また、上記の例では、熱交換器９０２は、冷媒と、水回路９１３を循環する水とを熱交換させるプレート式熱交換器のような熱交換器であるとして説明した。熱交換器９０２は、これに限らず、冷媒と空気とを熱交換させるものであってもよい。
また、水回路９１３は、水が循環する回路ではなく、他の流体が循環する回路であってもよい。
【０１０８】
上記の例では、熱交換器９０７が第１の部分９０７ａ及び第２の部分９０７ｂを有するが、代わりに、又はそれに加えて、熱交換器９０２が２つの部分を有する構成とすることも考えられる。そして、熱交換器９０２が冷媒と空気とを熱交換させるものである場合、上記の２つの部分がそれぞれファンを有し、これらのファンが別個のモータで駆動される構成とされることもある。
【０１０９】
以上、熱交換器９０２又は９０７が２つの部分を有する構成について説明したが、代わりに、又はそれに加えて、圧縮機９０１が第１の部分（第１の圧縮機構）及び第２の部分（第２の圧縮機構）を有する構成とすることも考えられる。その場合、ヒートポンプ装置９００の負荷が比較的大きいときには、第１の部分及び第２の部分の双方が圧縮動作を行い、ヒートポンプ装置９００の負荷が比較的小さいときは、第１の部分及び第２の部分の一方のみ、例えば、第１の部分のみが圧縮動作を行うように制御される。
【０１１０】
このような構成の場合、圧縮機９０１の第１の部分及び第２の部分には、それらを駆動する別個のモータが設けられる。例えば、実施の形態１又は２で説明したモータ４１及び４２がそれぞれ第１の部分及び第２の部分の駆動に用いられる。
【０１１１】
以上、熱交換器９０２及び９０７の少なくとも一方が２つの部分を有し、熱交換器９０２及び９０７の少なくとも一方に対しファンが２台設けられている場合について述べたが、熱交換器が３以上の部分を有する構成も考えられる。一般化して言えば、熱交換器９０２及び９０７の少なくとも一方は複数の部分を有することがあり、それぞれの部分に対応してファンが設けられ、それぞれのファンに対応してモータが設けられている構成が考えられる。そのような場合、実施の形態１又は２で説明したモータ駆動装置を用いることで、複数のモータを１台のインバータで駆動することが可能である。
【０１１２】
また、圧縮機９０１が２つの部分を有する場合について述べたが、圧縮機９０１が３以上の部分を有する構成も考えられる。一般化して言えば、圧縮機９０１は複数の部分を有することがあり、それぞれの部分に対応してモータが設けられている構成が考えられる。そのような場合、実施の形態１又は２で説明したモータ駆動装置を用いることで、複数のモータを１台のインバータで駆動することが可能である。
【０１１３】
以上に記載した実施の形態１では、図１に示されているように、インバータ４に２台のモータが接続されているが、３台以上のモータがインバータ４に接続されていてもよい。３台以上のモータをインバータ４に接続する場合、開閉部９と同様の開閉部を全てのモータの各々とインバータ４との間に設けてもよい。代わりに、一部のモータに対してのみ、その各々とインバータ４との間に開閉部９と同様の開閉部を設けてもよい。これらの場合、複数の開閉部により接続切替部８が構成される。
【０１１４】
図１４は、インバータ４に３台のモータが接続された場合の一例を示す概略図である。
図１４に示されているように、インバータ４には、第１のモータ４１、第２のモータ４２及び第３のモータ４３が接続されている。そして、第３のモータ４３とインバータ４との間に、開閉部９と同様の開閉部１７が設けられている。このため、接続切替部１８は、２つの開閉部９、１７を備えている。
【０１１５】
制御部１９は、例えば、第１のモータ４１に異常が検知された場合には、インバータ４を停止させ、第２のモータ４２に異常が検知された場合には、第２のモータ４２とインバータ４との接続を切断して、第２のモータ４２の駆動を停止し、第３のモータ４３に異常が検知された場合には、第３のモータ４３とインバータ４との接続を切断して、第３のモータ４３の駆動を停止する。
【０１１６】
以上のように、各々回転子に永久磁石を有するｎ台のモータに接続され、そのｎ台のモータを駆動可能なインバータと、そのｎ台のモータの内の少なくとも１台のモータとインバータとの接続状態を、接続及び切断との間で切り替える接続切替部とを備えるモータ駆動装置において、ｎ台のモータをインバータに接続して、ｎ台のモータをインバータで駆動している際に、少なくとも１台のモータに異常が検知された場合に、接続切替部は、接続状態を切断に切り替え、インバータは、少なくとも１台のモータを除くｎ台のモータを駆動することにより、異常の発生していないモータについては、運転を継続することができる。
【０１１７】
また、インバータは、少なくとも１台のモータを除くｎ台のモータを駆動する場合には、ｎ台のモータを駆動する場合よりも、回転数を大きくすることにより、停止されたモータの動力を、他のモータで補うことができる。
【０１１８】
また、インバータは、停止したモータで駆動していた回転数を、他のモータに割り振ることで、停止されたモータの動力を、他のモータで補うことができる。
但し、停止したモータを駆動していた回転数を、他のモータに割り振った後に、他のモータの回転数が、そのモータの最大回転数を超える場合には、インバータは、最大回転数でそのモータを駆動することで、そのモータの故障等を防止することができる。
【０１１９】
また、インバータは、あるモータを停止して、他のモータを駆動する場合には、他のモータを最大回転数で駆動することで、停止されたモータの動力を、他のモータで補うことができる。
【０１２０】
また、あるモータの回転数と、他のモータの回転数との差分が、予め定められた第１の閾値よりも大きい場合に、そのあるモータに異常が検知されるようにすることで、モータの異常を確実に検知することができる。
【０１２１】
例えば、インバータ及び接続切替部を制御する制御部は、あるモータの回転数の推定値である推定回転数と、そのあるモータの回転数の指令値である指令回転数との差分が、第１の閾値よりも大きい場合に、そのあるモータの異常を検知することで、モータの異常を確実に検知することができる。
【０１２２】
また、インバータ及び接続切替部を制御する制御部は、あるモータの回転数の推定値である推定回転数の偏差が、予め定められた第２の閾値よりも大きい場合に、そのあるモータの異常を検知することで、モータの異常を確実に検知することができる。
【０１２３】
さらに、インバータ及び接続切替部を制御する制御部は、あるモータの少なくとも１つの相電流の電流値が、予め定められた第３の閾値よりも大きい場合に、そのあるモータの異常を検知することで、モータの異常を確実に検知することができる。
【０１２４】
なお、接続切替部は、ワイドバンドギャップ半導体で構成されることで、低損失化及び高速スイッチング化を実現することが可能となる。
【０１２５】
また、接続切替部は、電磁接触器で構成されることで、簡易な構成で実現することができる。
【０１２６】
インバータを構成するスイッチング素子又は環流ダイオードは、ワイドバンドギャップ半導体で構成されることで、低損失化及び高速スイッチング化を実現することが可能となる。
【０１２７】
冷凍サイクル適用機器が、実施の形態１又は２に記載されたモータ駆動装置を備えることで、冷凍サイクル適用機器において、異常の発生したモータを停止し、異常の発生していないモータの駆動を継続することができる。
【０１２８】
ここで、冷凍サイクル適用機器の熱交換器がｎ個の部分を有し、ｎ台のモータの各々がｎ個の部分の各々に対応して設けられており、冷凍サイクル適用機器の負荷に応じて、ｎ個の部分のうちの熱交換動作を行う部分が切り替えられ、ｎ台のモータの各々は、対応する、熱交換器の部分が熱交換動作を行うときにインバータにより駆動されるようにすることで、冷凍サイクル適用機器において、異常の発生したモータを停止して、異常の発生していないモータの駆動を継続することができる。
【０１２９】
なお、ｎ台のモータは、ｎ個の部分に対応して設けられているｎ個のファンを回転させるために用いられることで、異常の発生したファンを停止して、異常の発生していないファンの駆動を継続することができる。
【０１３０】
冷凍サイクル適用機器がｎ個の圧縮機を有し、ｎ台のモータの各々がｎ個の圧縮機の各々に対応して設けられており、冷凍サイクル適用機器の負荷に応じて、ｎ個の圧縮機のうちの圧縮動作を行う圧縮機が切り替えられ、ｎ台のモータの各々は対応する、ｎ個の圧縮機の各々が圧縮動作を行うときにインバータにより駆動されるようにすることで、異常の発生した圧縮機を停止して、異常の発生していない圧縮機の駆動を継続することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  交流電源、  ２  整流器、  ３  平滑部、  ４  インバータ、  ５  インバータ電流検出部、  ６  モータ電流検出部、  ７  入力電圧検出部、  ８，１５，１８  接続切替部、  ９，９＃，１４，１７  開閉部、  １０，１６，１９  制御部、  ４１〜４３  モータ、  １０１，２０１  運転指令部、  １０２  減算部、  １０３，１０４  座標変換部、  １０５  第１のモータ速度推定部、  １０６  第２のモータ速度推定部、  １０７，１０８  積分部、  １０９  電圧指令生成部、  １１０  脈動補償制御部、  １１１  座標変換部、  １１２  ＰＷＭ信号生成部、  １１３  モータ異常検知部、  ９００  ヒートポンプ装置、  ９０１  圧縮機、  ９０２  熱交換器、  ９０３，９０６，９１１  膨張機構、  ９０４  レシーバ、  ９０５  内部熱交換器、  ９０７  熱交換器、  ９０７ａ  第１の部分、  ９０７ｂ  第２の部分、  ９０８  主冷媒回路、  ９０９  四方弁、  ９１０ａ，９１０ｂ  ファン、  ９１２  インジェクション回路、  ９１３  水回路。
【図１】
2019244194.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019244194.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019244194.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019244194.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019244194.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月16日(2020.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータに接続され、前記ｎ台のモータを駆動可能なインバータと、
前記ｎ台のモータの内の少なくとも１台のモータと前記インバータとの接続状態を、接続及び切断との間で切り替える接続切替部とを備え、
前記ｎ台のモータを前記インバータに接続して、前記ｎ台のモータを前記インバータで駆動している際に、前記少なくとも１台のモータに異常が検知された場合には、前記接続切替部は、前記接続状態を前記切断に切り替え、前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを駆動し、
前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを駆動する場合には、前記ｎ台のモータを駆動する場合よりも、回転数を大きくすること
を特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを駆動していた回転数を、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータに割り振ること
を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを駆動していた回転数を割り振った後の、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータの回転数が最大回転数を超える場合には、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを前記最大回転数で駆動すること
を特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを駆動する場合には、前記ｎ台のモータの最大回転数で駆動すること
を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記少なくとも１台のモータの回転数と、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータの回転数との差分である第１の差分が、予め定められた第１の閾値よりも大きい場合に、前記少なくとも１台のモータに異常が検知されること
を特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記少なくとも１台のモータの回転数の推定値である推定回転数と、前記少なくとも１台のモータの回転数の指令値である指令回転数との差分である第２の差分が、前記第１の閾値よりも大きい場合に、前記少なくとも１台のモータの異常を検知すること
を特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記少なくとも１台のモータの回転数の推定値である推定回転数の偏差が、予め定められた第２の閾値よりも大きい場合に、前記少なくとも１台のモータの異常を検知すること
を特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記インバータ及び前記接続切替部を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記少なくとも１台のモータの少なくとも１つの相電流の電流値が、予め定められた第３の閾値よりも大きい場合に、前記少なくとも１台のモータの異常を検知すること
を特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
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ること
を特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記接続切替部は電磁接触器で構成されること
を特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記インバータを構成するスイッチング素子又は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ること
を特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか一項に記載のモータ駆動装置を備える冷凍サイクル適用機器。
【請求項１３】
前記冷凍サイクル適用機器の熱交換器がｎ個の部分を有し、
前記ｎ台のモータの各々が前記ｎ個の部分の各々に対応して設けられており、
前記冷凍サイクル適用機器の負荷に応じて、前記ｎ個の部分のうちの熱交換動作を行う部分が切り替えられ、
前記ｎ台のモータの各々は、対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を行うときに前記インバータにより駆動されること
を特徴とする請求項１２に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１４】
前記ｎ台のモータは、前記ｎ個の部分に対応して設けられているｎ個のファンを回転させるために用いられること
を特徴とする請求項１３に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１５】
前記冷凍サイクル適用機器がｎ個の圧縮機を有し、
前記ｎ台のモータの各々が前記ｎ個の圧縮機の各々に対応して設けられており、
前記冷凍サイクル適用機器の負荷に応じて、前記ｎ個の圧縮機のうちの圧縮動作を行う圧縮機が切り替えられ、
前記ｎ台のモータの各々は対応する、前記ｎ個の圧縮機の各々が圧縮動作を行うときに前記インバータにより駆動されること
を特徴とする請求項１２に記載の冷凍サイクル適用機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の１態様に係るモータ駆動装置は、回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータに接続され、前記ｎ台のモータを駆動可能なインバータと、前記ｎ台のモータの内の少なくとも１台のモータと前記インバータとの接続状態を、接続及び切断との間で切り替える接続切替部とを備え、前記ｎ台のモータを前記インバータに接続して、前記ｎ台のモータを前記インバータで駆動している際に、前記少なくとも１台のモータに異常が検知された場合には、前記接続切替部は、前記接続状態を前記切断に切り替え、前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを駆動し、前記インバータは、前記少なくとも１台のモータを除く前記ｎ台のモータを駆動する場合には、前記ｎ台のモータを駆動する場合よりも、回転数を大きくすることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
例えば、図４に示されている第１の利用例で説明すると、１０００ｒｐｍで回転している第２のファンモータ４２＃１で異常が検知された場合、運転指令部１０１は、正常な第１のファンモータ４１＃１に、（１０００×２）÷（２−１）＝２０００ｒｐｍを示す回転数指令値ωｍ＊を与える。但し、第１のファンモータ４１＃１の最大回転数が１８００ｒｐｍである場合には、運転指令部１０１は、第１のファンモータ４１＃１に、１８００ｒｐｍを示す回転数指令値ωｍ＊を与える。
【国際調査報告】
2019244194.tif 000017
2019244194.tif 000018
2019244194.tif 000019
2019244194.tif 000020