(57)【要約】  各々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）を駆動可能なインバータ（４）と、ｎ台のモータの接続状態を切替える接続切替部（８）とを備えるモータ駆動装置において、接続切替部（８）を動作させて、前記インバータ４に接続されているモータの台数を変えることで、インバータからモータ側を見たインピーダンスを変化させる。ｎ台のモータのうちのｉ台（ｉは２からｎのうちのいずれか）のモータがインバータにより同時に駆動される場合に、ｉ台のモータのインダクタンス値が互いに一致するよう、インバータが出力する電圧を制御することとしても良い。インバータによって駆動される複数台のモータの位相差に起因した乱調及び脱調を防止することが可能になる。
2019167169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータを駆動可能なインバータと、
前記ｎ台のモータの接続状態を切替える接続切替部とを備え、
前記接続切替部を動作させて、前記インバータ４に接続されているモータの台数を変えることで、前記インバータから前記モータ側を見たインピーダンスを変化させるモータ駆動装置。
【請求項２】
前記インバータから前記モータ側を見たインピーダンスは、前記インバータに接続されているモータの台数に反比例する
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ｎ台のモータのうちのｉ台（ｉは２からｎのうちのいずれか）のモータが前記インバータにより同時に駆動される場合に、前記ｉ台のモータのインダクタンス値が互いに一致するよう、前記インバータの出力電圧を制御する請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
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ｎ台のモータのうちのｊ台（ｊは２からｎのうちのいずれか）のモータが前記インバータにより同時に制動される場合に、前記ｊ台のモータのインダクタンス値が互いに一致するよう前記インバータの出力電圧を制御した後に、制動運転に切り替える請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記ｎ台のモータの各々は、埋込磁石同期モータである請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
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請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記接続切替部は電磁接触器で構成される請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
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請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１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１０】
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台のモータが前記ｎ個の部分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請求項９に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１１】
前記ｎ台のモータの各々の前記インバータによる駆動は当該モータに対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を開始した後で開始される請求項１０に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１２】
前記ｎ台のモータの各々の前記インバータによる駆動は当該モータに対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を開始する前に開始される請求項１０に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１３】
前記ｎ台のモータの各々の前記インバータによる駆動は当該モータに対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を停止した後で停止される請求項１０、１１又は１２に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１４】
前記ｎ台のモータの各々の前記インバータによる駆動は当該モータに対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を停止する前に停止される請求項１０、１１又は１２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】
本発明は、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関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単一のインバータ装置で２台以上の永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）を駆動する場合に、いずれか１台のＰＭＳＭに発生する電圧値、電流値を検出し、検出した電流値が規定の電流値以下になった場合に、電流の進み角度を大にして電流を増加させることで乱調及び脱調を防止する技術がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５４３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術では、同期モータが表面磁石型モータではなく、埋込磁石型モータである場合には、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が発生するため、電流の進み角度を大にするとモータの出力トルクが大となり、同一トルクを出力する際の電流が減少するため、かえって乱調或いは脱調の恐れが大きくなる。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、同一のインバータによって駆動される複数台のモータの位相差に起因した乱調及び脱調を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明にかかるモータ駆動装置は、
各々回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータを駆動可能なインバータと、
前記ｎ台のモータの接続状態を切替える接続切替部とを備え、
前記接続切替部を動作させて、前記インバータ４に接続されているモータの台数を変えることで、前記インバータから前記モータ側を見たインピーダンスを変化させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、同一のインバータによって駆動される複数台のモータの位相差に起因した乱調及び脱調を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１のモータ駆動装置の一構成例を示す概略図である。
【図２】図１の制御部の一構成例を示すブロック図である。
【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】電流進み角と、磁石トルク、リラクタンストルク及び合成トルクとの関係を示す図である。
【図５】２台のモータ間に回転位相の違いがある場合の進み角の違いを示す図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、２台のモータ間に回転位相の違いがある場合の相インダクタンス及び誘起電圧を示す波形図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、２台のモータ間で回転位相が一致している場合の相インダクタンス及び誘起電圧を示す波形図である。
【図８】本発明の実施の形態２のモータ駆動装置の構成例を示す図である。
【図９】図８の制御部の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態３のヒートポンプ装置を示す回路構成図である。
【図１１】図１０に示すヒートポンプ装置における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照し、本発明の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は本発明の実施の形態１のモータ駆動装置を示す。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２の例では単相であるが、三相電源でも良い。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良い。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良い。
【００１５】
また、交流電源１からコンデンサ３までの間に高調波電流の抑制或いは力率の改善のためにリアクトル（図示せず）を挿入しても良い。
【００１６】
インバータ４はコンデンサ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）或いは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良い。
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良い。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、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、コンタクタなどの電磁接触器を用いても良い。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良い。
【００２２】
図示の例では、第２のモータ４２とインバータ４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の間に設けても良い。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の間に設けても良い。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】
図示の例では、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良い。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の間に設けても良い。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の間に開閉部９と同様の開閉部を設けても良い。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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コンデンサ３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良い。
【００２８】
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のモータの電流を検出するモータ電流検出部を設けても良い。
【００２９】
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良く、抵抗の両端電圧から電流を算出する構成を用いても良い。
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、ホール素子等を用いても良い。
【００３０】
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良く、ソフトウェアで構成されていても良く、ハードウェアとソフトウェアの組合せで構成されていても良い。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、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等で構成される。
【００３１】
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とを有する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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良い。また、回転数或いは位相を直接検出する方法を用いても良い。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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良く、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良い。
【００４７】
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。
【００４８】
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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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良い。
【００５５】
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。
【００５６】
次に、第１のモータ４１と第２のモータ４２が埋込磁石同期モータである場合の問題について説明する。
【００５７】
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０〜９０［ｄｅｇ］の間のある角度で最大となる。
【００５８】
ここで、電流進み角βとは、逆起電力の方向、即ち、＋ｑ軸を基準とした電流の位相角であり、０°から９０°の範囲では、ｑ軸電流が一定であれば、ｄ軸電流の絶対値を大きくすることで、電流進み角βが増加する。
【００５９】
表面磁石同期モータの場合には磁石トルクのみであるため、電流進み角βが０［ｄｅｇ］であるときに合成トルクが最大となる。
【００６０】
特許文献１には、乱調振動を抑制するために電流進み角βを大きくすることで電流を大とする方法が提案されている。埋込磁石同期モータの場合には、電流進み角βを大きくしていくと合成トルクが最大になった後に減少に転じる。そのため、電流は合成トルクが最大になるまでは減少し、その後は増加する。電流の減少は脈動を引き起こす可能性があり、脈動が起きると、過大電流による運転の停止などを招く恐れがある。
【００６１】
さらに、第１のモータ４１と第２のモータ４２の動作状態に差異がある場合には、脱調が起きる場合がある。この点を、図５を参照して説明する。図５で、ｄ（１）、ｑ（１）は、第１のモータ４１のｄ軸、ｑ軸であり、ｄ（２）、ｑ（２）は、第２のモータ４２のｄ軸、ｑ軸であり、第２のモータ４２が第１のモータ４１に対して回転位相が遅れている。この場合、２台のモータ４１、４２に流れる電流値（Ｉ（１）、Ｉ（２））が等しければ、第１のモータ４１の電流進み角β（１）よりも、第２のモータ４２の電流進み角β（２）が大きい。
【００６２】
仮に第１のモータ４１の電流進み角β（１）が、合成トルクが最大となる角度である場合、第２のモータ４２の電流進み角β（２）は電流進み角β（１）よりも大きいので第１のモータ４１よりも出力トルクが小さい。そのため、さらに回転位相の遅れが増加し、第２のモータ４２が脱調する恐れがある。
【００６３】
従って、第１のモータ４１と第２のモータ４２を駆動する場合には、特許文献１に開示されたように、電流位相を進めるだけでは脱調を防ぐことができない。本実施の形態では、上記のように、脈動補償制御部１１０により、位相情報を用いて電流位相を調整することにより第１のモータ４１と第２のモータ４２の回転位相を合わせることを可能としている。
【００６４】
第１のモータ４１と第２のモータ４２が同一仕様のモータである場合、回転位相が一致していない状態では、図６（ａ）に示すように第１のモータ４１の相インダクタンスと第２のモータ４２の相インダクタンスは最大値及び最小値が同じであるものの、その位相が異なり、第１のモータ４１の誘起電圧と第２のモータ４２の誘起電圧も図６（ｂ）に示すように振幅は同じであるものの、その位相が異なる。なお、図６（ａ）及び（ｂ）、並びに後述の図７（ａ）及び（ｂ）において横軸は回転角である。また、図６（ｂ）及び図７（ｂ）で、点線はインバータ４の出力電圧を示す。
【００６５】
これに対し、回転位相が一致した状態では、図７（ａ）に示すように第１のモータ４１の相インダクタンスと第２のモータ４２の相インダクタンスは最大値及び最小値のみならず位相も同じになる。位相が同じとは、回転角度に対するインダクタンスの変化が互いに同じであることを意味する。このように最大値及び最小値のみならず位相も同一である状態を、第１のモータ４１の相インダクタンスと第２のモータの相インダクタンスとが一致していると表現する。インダクタンスが一致した状態では、各回転角度に対するインダクタンスが互いに等しい。このような状態では、インバータ４からモータ側を見たインピーダンスは第１のモータ４１及び第２のモータ４２の一方のみが接続されている場合の半分となる。
【００６６】
またモータの誘起電圧も図７（ｂ）に示すように、振幅のみならず位相も同じになる。その結果、第１のモータ４１に流れる電流と第２のモータ４２に流れる電流は概ね等しくなる。そのため、２台のモータの発熱も均等となり一方のモータの異常発熱を抑制することも可能となる。
【００６７】
また、第１のモータ４１と第２のモータ４２の回転位相がずれた状態で、インバータ４の上アームのスイッチング素子を全てオン状態にし、インバータ４の下アームのスイッチング素子を全てオン状態にし、或いはインバータ４の上アーム及び下アームのスイッチング素子を全てオフ状態にした場合には、第１のモータ４１と第２のモータ４２の誘起電圧の差による電流が流れることにより、望ましくないトルクが生じて運転に支障をきたす恐れがある。
しかしながら、回転位相が一致し、従ってインバータ４からモータ側を見たインピーダンスが半分になるように制御部１０が動作することにより、上記の現象を回避することが可能となる。
【００６８】
なお、上記の実施の形態では、インバータの相電流から第１のモータ４１の相電流を減算することで第２のモータ４２の相電流を求めているが、上記のように、第２のモータ４２に対してもモータ電流検出部６と同様のモータ電流検出部を設けても良い。
【００６９】
また、上記の実施の形態では、第２のモータ４２に対してのみ、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の間にも開閉部９と同様の開閉部を設けても良い。この場合、第１のモータ４１に対して設けられた開閉部と、第２のモータ４２に対して設けられた開閉部とで接続切替部が構成される。
【００７０】
実施の形態２．
以上インバータ４により駆動可能なモータの台数が２である場合について説明したが、駆動可能なモータの台数は３以上であっても良い。駆動可能なモータの台数が４である場合、例えばモータ駆動装置を図８に示すように構成することが考えられる。
【００７１】
図８には、モータ駆動装置のうち、インバータ４に直流電力を供給する部分、即ち、図１の整流器２及び平滑部３の図示が省略され、さらに交流電源１の図示が省略されている。
【００７２】
図８に示される構成では、インバータ４の出力が開閉部９−１〜９−４を介してモータ４１〜４４に接続されている。開閉部９−１〜９−４とモータ４１〜４４の間には、それぞれモータ電流検出部６−１〜６−４が設けられている。さらに、制御部１０の代わりに制御部１０ｂが設けられている。
モータ電流検出部６−１〜６−４で検出された電流は、制御部１０ｂに入力される。
【００７３】
モータ電流検出部６−１〜６−４は、各々図１のモータ電流検出部６と同様のものである。
モータ電流検出部６−１は、図１のモータ電流検出部６と同様に、第１のモータ４１の相電流ｉｕ＿ｍ、ｉｖ＿ｍ、ｉｗ＿ｍを検出する。モータ電流検出部６−２は、第２のモータ４２の相電流ｉｕ＿ｓｌ２、ｉｖ＿ｓｌ２、ｉｗ＿ｓｌ２を検出する。モータ電流検出部６−３は、第３のモータ４３の相電流ｉｕ＿ｓｌ３、ｉｖ＿ｓｌ３、ｉｗ＿ｓｌ３を検出する。モータ電流検出部６−４は、第４のモータ４４の相電流ｉｕ＿ｓｌ４、ｉｖ＿ｓｌ４、ｉｗ＿ｓｌ４を検出する。
【００７４】
制御部１０ｂは、図２の制御部１０と概して同じであるが、以下に説明する違いがある。
制御部１０ｂは、例えば図９に示すように構成されている。
図９で、脈動補償部１２２、１２３、１２４はそれぞれ第２、第３、第４のモータ４２、４３、４４に対して設けられたものであり、各々、図２の座標変換部１０４、モータ速度推定部１０６、積分部１０８、及び脈動補償制御部１１０と同様のものを有し、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊と、対応するモータの相電流に基づいて、対応するモータについての脈動補償電流指令値を生成するとともに、対応するモータの相電流を座標変換して、ｄｑ軸電流を算出し、算出したｄｑ軸電流と、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊とに基づいて当該モータの回転数推定値を算出する。座標変換には、当該モータの位相推定値（磁極位置推定値）が用いられる。
【００７５】
例えば、脈動補償部１２２は、第２のモータ４２の相電流ｉｕ＿ｓｌ２，ｉｖ＿ｓｌ２，ｉｗ＿ｓｌ２に基づいて、第２のモータ４２についての脈動補償電流指令値ｉｓｌ２＊を生成する。脈動補償部１２２はまた、位相推定値θｓｌ２を用いて第２のモータ４２の相電流ｉｕ＿ｓｌ２，ｉｖ＿ｓｌ２，ｉｗ＿ｓｌ２を座標変換して第２のモータ４２のｄｑ軸電流ｉｄ＿ｓｌ２，ｉｑ＿ｓｌ２を求め、さらに、ｄｑ軸電流ｉｄ＿ｓｌ２、ｉｑ＿ｓｌ２と、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊とに基づいて第２のモータ４２の回転数推定値ωｓｌ２を推定する。
【００７６】
同様に、脈動補償部１２３は、第３のモータ４３の相電流ｉｕ＿ｓｌ３，ｉｖ＿ｓｌ３，ｉｗ＿ｓｌ３に基づいて、第３のモータ４３についての脈動補償電流指令値ｉｓｌ３＊を生成する。脈動補償部１２３はまた、位相推定値θｓｌ３を用いて第３のモータ４３の相電流ｉｕ＿ｓｌ３，ｉｖ＿ｓｌ３，ｉｗ＿ｓｌ３を座標変換して第３のモータ４３のｄｑ軸電流ｉｄ＿ｓｌ３，ｉｑ＿ｓｌ３を求め、さらに、ｄｑ軸電流ｉｄ＿ｓｌ３、ｉｑ＿ｓｌ３と、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊とに基づいて第３のモータ４３の回転数推定値ωｓｌ３を推定する。
【００７７】
同様に、脈動補償部１２４は、第４のモータ４４の相電流ｉｕ＿ｓｌ４，ｉｖ＿ｓｌ４，ｉｗ＿ｓｌ４に基づいて、第４のモータ４４についての脈動補償電流指令値ｉｓｌ４＊を生成する。脈動補償部１２４はまた、位相推定値θｓｌ４を用いて第４のモータ４４の相電流ｉｕ＿ｓｌ４，ｉｖ＿ｓｌ４，ｉｗ＿ｓｌ４を座標変換して第４のモータ４４のｄｑ軸電流ｉｄ＿ｓｌ４，ｉｑ＿ｓｌ４を求め、さらに、ｄｑ軸電流ｉｄ＿ｓｌ４、ｉｑ＿ｓｌ４と、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊とに基づいて第４のモータ４４の回転数推定値ωｓｌ４を推定する。
【００７８】
電圧指令生成部１０９は、ｄｑ軸電流ｉｄ＿ｍ，ｉｑ＿ｍと、回転数推定値ωｍと、脈動補償電流指令値ｉｓｌ２＊，ｉｓｌ３＊，ｉｓｌ４＊とに基づいて、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を算出する。
【００７９】
電圧指令生成部１０９におけるｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊の生成に当たり、脈動補償部１２２、１２３、１２４で生成された脈動補償電流指令値ｉｓｌ２＊，ｉｓｌ３＊，ｉｓｌ４＊が利用されるので、４台のモータ４１〜４４の回転位相が一致するような制御が行われる。
４台のモータ４１〜４４の回転位相が一致した状態では、４台のモータの相インダクタンスが互いに一致し、インバータ４からモータ側を見たインピーダンスが、１台のモータが接続されている場合の１／４になり、４台のモータで発生される誘起電圧も互いに等しくなる。
【００８０】
運転指令部１０１は、接続切替部８の制御を行う。接続切替部８の制御には、開閉部９−１〜９−４の制御が含まれる。
【００８１】
接続切替部８は、モータ４１〜４４のうちの任意のものをインバータ４に接続することができる。従って、接続切替部８は、インバータ４に接続されるモータの台数を変更することができる。
【００８２】
モータ間で回転位相が互いに一致していれば、インバータ４からモータ側を見たインピーダンスは、インバータ４に接続されているモータの台数に反比例する。制御部１０ｂは、インバータ４からモータ側を見たインピーダンスが、インバータ４に接続されているモータの台数に反比例するように制御を行う。即ち、制御部１０ｂは、インバータ４からモータ側を見たインピーダンスが、インバータ４に接続されているモータの台数に反比例する位相関係を、それらのモータが有するように制御を行う。この制御は、インバータ４の出力電圧の調整により行われる。
【００８３】
なお、上記の例では、４台のモータの全てに対してそれぞれモータ電流検出部が設けられているが、３台のモータに対してモータ電流検出部を設け、残りの１台のモータの相電流は、インバータ４の相電流から、３台のモータの相電流を減算することで求めることもできる。
【００８４】
また、上記の例では、開閉部が全てのモータに対して設けられているが、３台のモータに対して開閉部を設け、残りの１台のモータに対しては、開閉部を設けなくても良い。
【００８５】
以上インバータにより駆動可能なモータの台数が４である場合について述べたが、モータの台数が４以外であっても同様である。
【００８６】
一般化して言えば、モータ駆動装置が、
各々回転子に永久磁石を有するｎ台のモータを駆動可能なインバータと、
上記ｎ台のモータの接続状態を切替える接続切替部を備え、
上記接続切替部を動作させて、前記インバータ４に接続されているモータの台数を変えることで、上記インバータからモータ側を見たインピーダンスを変化させるよう構成されていればよい。
【００８７】
上記インバータから上記モータ側を見たインピーダンスは、上記インバータに接続されているモータの台数に反比例するように構成されるのが望ましい。
【００８８】
上記モータ駆動装置が、上記インバータ及び上記接続切替部を制御する制御部をさらに備え、
上記ｎ台のモータのうちのｉ台（ｉは２からｎのうちのいずれか）のモータが上記インバータにより同時に駆動される場合に、上記ｉ台のモータのインダクタンス値が互いに一致するよう、上記インバータの出力電圧を制御するように構成されるのが望ましい。
【００８９】
また、上記モータ駆動装置が、上記インバータ及び上記接続切替部を制御する制御部をさらに備え、
上記ｎ台のモータのうちのｊ台（ｊは２からｎのうちのいずれか）のモータが上記インバータにより同時に制動される場合に、上記ｊ台のモータのインダクタンス値が互いに一致するよう上記インバータの出力電圧を制御した後に、制動運転に切り替えるように構成されるのが望ましい。
【００９０】
インバータにより駆動可能なモータの台数がｎである場合、実施の形態２で説明したのと同様に、開閉部は、ｎ台のモータの全てに対して設けられていても良く、代わりに（ｎ−１）台のモータに対してのみ設けられ、１台のモータに対しては設けられていなくても良い。
また、モータ電流検出部は、実施の形態２で説明したのと同様に、ｎ台のモータに全てに対して設けられていても良く、代わりに（ｎ−１）台のモータに対してのみ設けられ、残りの１台のモータについては、インバータ４の相電流から他のモータの相電流を減算することで電流を求めても良い。
【００９１】
なお、複数台のモータを接続する場合には、インバータ４からそれぞれのモータまでの配線長が異なり、そのためインダクタンスが異なることが想定される。一般的なモータの場合には配線によるインピーダンスよりもモータのインピーダンスの方が支配的であるため配線長の差による影響は少ないが、制御部１０又は１０ｂにおいて配線長を考慮したモータパラメータを予め設定しておくことで、さらに制御性能を向上させることが可能となる。
【００９２】
また、モータは製造ばらつき或いは温度特性により巻線の抵抗値或いはインダクタンス値が変動する。抵抗値は温度による変化が大きいが、モータが回転している状態ではインダクタンスによるインピーダンスの方が支配的であり、抵抗による影響は比較的小さい。また、インダクタンスの製造バラツキは１０％程度であり、インバータ４からモータ側を見たインピーダンスがインバータ４に接続されているモータの台数に反比例する位相関係となるように制御を行う場合、インダクタンスの上記の程度のばらつきの影響は極めて小さい。
【００９３】
次に、接続切替部８の動作について説明する。
例えば、図１の構成において、開閉部９が開いていれば、インバータ４は第１のモータ４１のみに電圧を印加するため、第１のモータ４１のみが駆動されて回転する。
【００９４】
第１のモータ４１が駆動されているときに開閉部９を閉じた場合、第２のモータ４２は、それまで停止状態であったため、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恐れがある。そのため、第１のモータ４１の回転数を十分に低下させてから開閉部９を閉じるか、一旦停止させた後に開閉部９を閉じてインバータ４の出力を第１のモータ４１及び第２のモータ４２に印加することにより、第１のモータ４１を再起動するとともに、第２のモータ４２を起動することが可能となる。
【００９５】
次に、開閉部９が閉じられており、第１のモータ４１と第２のモータ４２とが駆動されている状態から、開閉部９を開いて第２のモータ４２を停止させ、第１のモータ４１の運転を続ける場合について説明する。
第２のモータ４２が駆動されている状態で開閉部９を開くと、第２のモータ４２に流れていた電流の経路が急に遮断される。そのため、第２のモータ４２のインダクタンスに流れていた電流に応じた電圧が発生し、開閉部９を故障させる恐れがある。
【００９６】
例えば開閉部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閉部９を開くとアーク放電による接点溶着を招く恐れがある。そのような事態は、第２のモータ４２の回転数が十分に低下した状態（停止した状態を含む）で開閉部９を開くか、制御部１０で第２のモータ４２に流れる電流をゼロに制御した状態で、開閉部９を開くことで回避することができる。
【００９７】
さらに開閉部９が閉じられており、第１のモータ４１と第２のモータ４２とが駆動されているときに、制御部１０がインバータ４のスイッチング動作を停止させることで、或いはインバータ４の上アームのスイッチング素子を全て同時にオン状態とし、又はインバータ４の下アームのスイッチング素子を全て同時にオン状態とすると、第１のモータ４１と第２のモータ４２が誘起電圧を発生している状態で、第１のモータ４１と第２のモータ４２が互いに接続された状態となる。この場合、誘起電圧の差により２台のモータ間に電流が流れ、回転エネルギーが熱として消費され、制動力を生じ、２台のモータを停止させることができる。
【００９８】
しかし、２台のモータに回転位相差があると誘起電圧の差によって過大な電流が流れ、モータ内の永久磁石が不可逆減磁する恐れがある。上記のようにインバータ４からモータ側を見たインピーダンスが、インバータ４に接続されているモータの台数に反比例する位相関係となるように制御することで、第１のモータ４１と第２のモータ４２の誘起電圧の位相が一致するため、誘起電圧の差によって過大な電流が流れることを抑制しつつ、２台のモータに制動力を与えることができ、安全にモータを停止させることが可能となる。
【００９９】
一般化して言えば、インバータ４に接続可能なモータの台数がｎである場合に、インバータ４からモータ側を見たインピーダンスが、インバータ４に接続されているモータの台数に反比例する位相関係となるように制御することで、ｎ台のモータの誘起電圧の位相が一致するため、誘起電圧の差によって過大な電流が流れることを抑制しつつ、ｎ台のモータに制動力を与えることができ、安全にモータを停止させることが可能となる。
【０１００】
実施の形態３．
実施の形態３では、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１０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１１は、図１０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１１において、横軸は比エンタルピ、縦軸は冷媒圧力を示す。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
圧縮機９０１で高温高圧となった気相冷媒（図１１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１１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。
【０１０８】
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１１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１１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。
【０１０９】
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１１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１１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１１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１１の点８）、圧縮機９０１に吸入される。
【０１１０】
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１１の点９）、内部熱交換器９０５で熱交換される（図１１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。
【０１１１】
圧縮機９０１では、主冷媒回路９０８から吸入された冷媒（図１１の点８）が、中間圧まで圧縮、加熱される（図１１の点１１）。
中間圧まで圧縮、加熱された冷媒（図１１の点１１）に、インジェクション冷媒（図１１の点１０）が合流して、温度が低下する（図１１の点１２）。
そして、温度が低下した冷媒（図１１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１１の点１）。
【０１１２】
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際には、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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
圧縮機９０１で高温高圧となった気相冷媒（図１１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１１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１１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１１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１１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１１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。
【０１１５】
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１１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１１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１１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１１の点８）、圧縮機９０１に吸入される。
【０１１６】
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１１の点９）、内部熱交換器９０５で熱交換される（図１１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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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、或いはそれに加えて、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。
【０１２０】
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、或いはそれに加えて、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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
実施の形態３で説明したヒートポンプ装置と、実施の形態１又は２で説明したモータ駆動装置とを組み合わせることで、冷凍サイクル適用機器が構成される。
【０１２５】
上記のように、実施の形態３の圧縮機９０１、或いは熱交換器９０２又は９０７のファンを駆動するモータが複数台ある場合に、実施の形態１又は２で説明した構成を適用することで、１台のインバータ４を用いて複数台のモータを駆動することが可能となり、モータ駆動装置の低コスト化及び小型軽量化を図ることが可能となる。
【０１２６】
また、モータが熱交換器のファンの駆動に用いられるものである場合、モータ駆動装置が小型化した分、熱交換器のサイズを大きくすることができ、これにより、さらに熱交換効率が上がり、高効率化を図ることも可能となる。
【０１２７】
また、開閉部（９、９−１〜９−４）を動作させることで、インバータ４により駆動されるモータの台数を調整することが可能となるため、例えば負荷が比較的小さいときには、複数台のモータのうちの一部のモータ、例えば第１のモータ４１のみ運転を行い、負荷が比較的大きいときには、より多くのモータ、例えば第１のモータ４１と第２のモータ４２の双方を運転させることができ、このように負荷に応じて駆動台数を変えることで、常に必要最小限の台数のみ運転を行うことが可能となり、ヒートポンプ装置の効率をさらに高めることが可能である。
【０１２８】
また、実施の形態１又は２で説明した制御を圧縮機９０１の駆動用モータに適用した場合には、脱調の恐れが無くなるため、安定した圧縮動作を継続できるだけでなく、電流脈動による振動の抑制が可能となるため、騒音の低減だけでなく主冷媒回路９０８を構成する配管などの振動による破損を抑制することができる。
【０１２９】
さらに、実施の形態１又は２で説明した制御を熱交換器９０２又は９０７のファンの駆動用モータに適用した場合には、脱調の恐れが無くなるため、安定した熱交換動作を継続できるだけでなく、電流脈動による振動の抑制が可能となるだけでなく、ファン相互間の速度差に起因した差音の発生を防止できるため、騒音を低減させることが可能となる。
【０１３０】
実施の形態４．
実施の形態１又は２のモータ駆動装置と実施の形態３のヒートポンプ装置とを組合せによって構成される冷凍サイクル適用機器においては、冷凍サイクル適用機器の負荷、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。
【０１３１】
熱交換器のうちの熱交換動作を行う部分の切替えと、熱交換器のそれぞれの部分に送風するファンを駆動するモータの切替えとは以下に述べるように若干の時間差があっても良い。
【０１３２】
例えば、熱交換器がｎ個の部分を有し、ｎ台のモータが上記ｎ個の部分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部分が熱交換動作を行うときにインバータ４により駆動される構成を想定する。
【０１３３】
その場合、ｎ台のモータの各々の上記インバータによる駆動は当該モータに対応する熱交換器の部分が熱交換動作を開始した後で開始されるようにしても良い。そうすることで、ヒートポンプ装置のヒートポンプ作用の効果が現れた後にモータの駆動が開始されることになり、モータによる電力消費を少なくすることができる。
【０１３４】
逆に、ｎ台のモータの各々の上記インバータによる駆動は当該モータに対応する熱交換器の部分が熱交換動作を開始する前に開始されるようにしても良い。そうすることで、ヒートポンプ装置のヒートポンプ作用の効果が現れるときにはモータの駆動が開始されているので、ヒートポンプ作用の結果を有効に利用することが可能になる。
【０１３５】
また、ｎ台のモータの各々の上記インバータによる駆動は当該モータに対応する熱交換器の部分が熱交換動作を停止した後で停止されるようにしても良い。そうすることで、ヒートポンプ作用の効果を有効に利用することが可能になる。
【０１３６】
逆に、上記ｎ台のモータの各々の上記インバータによる駆動は当該モータに対応する熱交換器の部分が熱交換動作を停止する前に停止されるようにしても良い。そうすることで、モータによる電力消費を少なくすることが可能になる。
【０１３７】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
以上のように、本発明はモータ駆動装置、及びそれを備えた冷凍サイクル適用機器に適している。また複数台のモータを同一回転数で駆動する用途であれば、どのような用途にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
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、  ６，６−１〜６−４  モータ電流検出部、  ７  入力電圧検出部、  ８  接続切替部、  ９，９−１，９−２，９−ｎ  開閉部、  １０、１０ｂ  制御部、  １０１  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、  １２２〜１２４  脈動補償部、  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、  ９１２  インジェクション回路、  ９１３  水回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月23日(2020.4.23)
【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】
各々回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータを駆動可能なインバータと、
前記ｎ台のモータの接続状態を切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ｎ台のモータのうちのｉ台（ｉは２からｎのうちのいずれか）のモータが前記インバータにより同時に駆動される場合に、前記ｉ台のモータのインダクタンス値が互いに一致するよう、前記インバータの出力電圧を制御する
モータ駆動装置。
【請求項２】
各々回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータを駆動可能なインバータと、
前記ｎ台のモータの接続状態を切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ｎ台のモータのうちのｊ台（ｊは２からｎのうちのいずれか）のモータが前記インバータにより同時に制動される場合に、前記ｊ台のモータのインダクタンス値が互いに一致するよう前記インバータの出力電圧を制御した後に、制動運転に切り替える
モータ駆動装置。
【請求項３】
前記ｎ台のモータの各々は、埋込磁石同期モータである請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
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請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記接続切替部は電磁接触器で構成される請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
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請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１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８】
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台のモータが前記ｎ個の部分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請求項７に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項９】
前記ｎ台のモータの各々の前記インバータによる駆動は当該モータに対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を開始した後で開始される請求項８に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１０】
前記ｎ台のモータの各々の前記インバータによる駆動は当該モータに対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を開始する前に開始される請求項８に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１１】
前記ｎ台のモータの各々の前記インバータによる駆動は当該モータに対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を停止した後で停止される請求項８、９又は１０に記載の冷凍サイクル適用機器。
【請求項１２】
前記ｎ台のモータの各々の前記インバータによる駆動は当該モータに対応する、前記熱交換器の部分が熱交換動作を停止する前に停止される請求項８、９又は１０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】
上述した課題を解決するため、本発明の一つの態様にかかるモータ駆動装置は、
各々回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータを駆動可能なインバータと、
前記ｎ台のモータの接続状態を切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ｎ台のモータのうちのｉ台（ｉは２からｎのうちのいずれか）のモータが前記インバータにより同時に駆動される場合に、前記ｉ台のモータのインダクタンス値が互いに一致するよう、前記インバータの出力電圧を制御する。
本発明の他の態様にかかるモータ駆動装置は、
各々回転子に永久磁石を有するｎ台（ｎは２以上の整数）のモータを駆動可能なインバータと、
前記ｎ台のモータの接続状態を切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ｎ台のモータのうちのｊ台（ｊは２からｎのうちのいずれか）のモータが前記インバータにより同時に制動される場合に、前記ｊ台のモータのインダクタンス値が互いに一致するよう前記インバータの出力電圧を制御した後に、制動運転に切り替える。
【国際調査報告】
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2019167169.tif 000015
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