(57)【要約】【課題】ロータに回転力を生じさせることなく、且つ、温度の偏りなく機器装置を一様に加熱する。【解決手段】実施形態によれば、永久磁石同期電動機の回転駆動を開始する前に永久磁石同期電動機の各相の巻線に電流を流して機器装置を加熱する加熱制御手段を備えている。加熱制御手段は、電圧形インバータの上アームのうち１つの相のスイッチング素子と下アームのうち他の少なくとも１つの相のスイッチング素子をオンする通電期間と、この通電期間でオンするスイッチング素子を有するアームに対し対をなすアームが有するスイッチング素子をオンする通電期間とを組み合わせて永久磁石同期電動機の巻線に交番電流を流す通電処理を、全相を対象として通電相を順に変更しながら繰り返し実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器装置と一体的に構成された永久磁石同期電動機を、磁極位置を検出するセンサを用いることなく駆動する永久磁石同期電動機駆動装置において、
スイッチング素子を有する上アームと下アームの対からなるブリッジ回路を３相分備え、前記永久磁石同期電動機の各相の巻線に電圧を供給する電圧形インバータと、
前記永久磁石同期電動機の相電流を検出する電流検出手段と、
前記永久磁石同期電動機の回転駆動を開始する前に前記永久磁石同期電動機の各相の巻線に電流を流して前記機器装置を加熱する加熱制御手段とを備え、
前記加熱制御手段は、前記電圧形インバータの上アームのうち１つの相のスイッチング素子と下アームのうち他の少なくとも１つの相のスイッチング素子をオンする通電期間と、この通電期間でオンするスイッチング素子を有するアームに対し対をなすアームが有するスイッチング素子をオンする通電期間とを組み合わせて前記永久磁石同期電動機の巻線に交番電流を流す通電処理を、全相を対象として通電相を順に変更しながら繰り返し実行することを特徴とする永久磁石同期電動機駆動装置。
【請求項２】
前記ブリッジ回路の上アームのスイッチング素子がオンのとき１、下アームのスイッチング素子がオンのとき０とし、それを（Ｕ相Ｖ相Ｗ相）の順に組み合わせて表記し、前記電圧形インバータが出力可能な電圧ベクトルをＶ１（１００）、Ｖ２（１１０）、Ｖ３（０１０）、Ｖ４（０１１）、Ｖ５（００１）、Ｖ６（１０１）と定義した場合、
前記加熱制御手段は、時間Δｔｕの幅を持つ通電期間ごとにＶ１、Ｖ４、Ｖ４、Ｖ１の順またはＶ４、Ｖ１、Ｖ１、Ｖ４の順に電圧ベクトルを切り替える第１通電シーケンスと、時間Δｔｖの幅を持つ通電期間ごとにＶ３、Ｖ６、Ｖ６、Ｖ３の順またはＶ６、Ｖ３、Ｖ３、Ｖ６の順に電圧ベクトルを切り替える第２通電シーケンスと、時間Δｔｗの幅を持つ通電期間ごとにＶ５、Ｖ２、Ｖ２、Ｖ５の順またはＶ２、Ｖ５、Ｖ５、Ｖ２の順に電圧ベクトルを切り替える第３通電シーケンスを順次繰り返し実行することを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期電動機駆動装置。
【請求項３】
前記加熱制御手段は、前記第１通電シーケンスの実行中に流れるＵ相電流の大きさ、前記第２通電シーケンスの実行中に流れるＶ相電流の大きさ、および前記第３通電シーケンスの実行中に流れるＷ相電流の大きさが予め決められた規定電流値に等しくなるように、前記時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを調整することを特徴とする請求項２記載の永久磁石同期電動機駆動装置。
【請求項４】
前記加熱制御手段は、前記機器装置の加熱を開始する前に前記永久磁石同期電動機の巻線の抵抗値を測定し、その測定抵抗値が基準抵抗値よりも小さいことを条件として前記機器装置の加熱を開始することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の永久磁石同期電動機駆動装置。
【請求項５】
当該永久磁石同期電動機駆動装置の内部温度を検出する温度検出手段を備え、
前記加熱制御手段は、前記機器装置の加熱を開始する前に前記温度検出手段から検出温度を入力し、その検出温度が基準温度よりも低いことを条件として前記機器装置の加熱を開始することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の永久磁石同期電動機駆動装置。
【請求項６】
前記加熱制御手段は、前記機器装置の加熱を実行する過程で前記永久磁石同期電動機の巻線の抵抗値を測定し、その測定抵抗値が基準抵抗値を上回るまで前記機器装置の加熱を継続す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永久磁石同期電動機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、センサレス駆動の永久磁石同期電動機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータを用いて電動機を可変速駆動する可変速電動機駆動装置は各分野に適用されている。電動機の中でも永久磁石同期電動機は、回転子に永久磁石を有することにより誘導電動機に比べて高効率であるため広く採用されてきている。また、速度センサや位置センサを用いない位置速度センサレス制御は、信頼性向上や設置環境の制約の改善などの点で有用である。
【０００３】
センサレス駆動の電動機駆動装置は、電動機が一体的に組み込まれた圧縮機（機器装置）の駆動にも好適である。圧縮機は、冷媒温度が低いと起動負荷が大きくなる特性を持つ。このため、圧縮機が低温状態にあるときに電動機を始動すると、圧縮機に過大な負荷が加わり、大きな起動電流が流れて過負荷保護などの非常停止機能が動作して起動できない恐れがある。そこで、一般的な対策として、圧縮機の停止中は常時あるいは断続的にヒータで圧縮機を加熱し、あるいは電動機の巻線に電流を流して圧縮機を加熱することが行われている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
電動機の巻線に通電して加熱する方法を採用すればヒータを備える必要がないので、圧縮機を小型化でき、ヒータの断線故障の恐れもない。その一方で、電動機として永久磁石同期電動機が用いられると、ステータ巻線に流す電流とロータの永久磁石による磁束との位置関係次第では、ロータにトルクが発生する。トルクを発生させないためには、永久磁石による磁束と平行な位相方向にステータ巻線の電流を流すことが考えられる。しかし、それでは各相巻線に流す電流の振幅ひいては実効値に差が生じ、圧縮機を一様に加熱することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８３１８５２号公報
【特許文献２】特開平１１−３２４９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、ロータに回転力を生じさせることなく、且つ、温度の偏りなく機器装置を一様に加熱できる永久磁石同期電動機駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の永久磁石同期電動機駆動装置は、機器装置と一体的に構成された永久磁石同期電動機を、磁極位置を検出するセンサを用いることなく駆動する。本駆動装置は、スイッチング素子を有する上アームと下アームの対からなるブリッジ回路を３相分備え、永久磁石同期電動機の各相の巻線に電圧を供給する電圧形インバータと、永久磁石同期電動機の相電流を検出する電流検出手段と、永久磁石同期電動機の回転駆動を開始する前に永久磁石同期電動機の各相の巻線に電流を流して機器装置を加熱する加熱制御手段とを備えている。
【０００８】
加熱制御手段は、電圧形インバータの上アームのうち１つの相のスイッチング素子と下アームのうち他の少なくとも１つの相のスイッチング素子をオンする通電期間と、この通電期間でオンするスイッチング素子を有するアームに対し対をなすアームが有するスイッチング素子をオンする通電期間とを組み合わせて永久磁石同期電動機の巻線に交番電流を流す通電処理を、全相を対象として通電相を順に変更しながら繰り返し実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態を示す電動機駆動装置の構成図
【図２】圧縮機を駆動するときの処理シーケンスを示す図
【図３】電圧ベクトルを示す図
【図４】電圧ベクトルとＩＧＢＴのオンオフ状態との関係を示す図
【図５】（ａ）は電圧ベクトルＶ１、（ｂ）は電圧ベクトルＶ４を出力している時の電流経路を示す図
【図６】第１通電シーケンスの波形図
【図７】通電シーケンスの実行中における相電流の波形図
【図８】電動機リアクタンスの逆数の空間的分布を模式的に示す図
【図９】調整シーケンスのフローチャート
【図１０】第１通電シーケンスに係る処理Ａのフローチャート
【図１１】第２通電シーケンスに係る処理Ｂのフローチャート
【図１２】第３通電シーケンスに係る処理Ｃのフローチャート
【図１３】調整シーケンスの実行中における相電流の波形図（その１）
【図１４】調整シーケンスの実行中における相電流の波形図（その２）
【図１５】調整シーケンスの実行中における相電流の波形図（その３）
【図１６】調整シーケンスと開始判定シーケンスにおける相電流の実測波形図
【図１７】第２の実施形態を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１から図１６を参照しながら説明する。図１は、永久磁石同期電動機を駆動する電動機駆動装置の構成を示している。電動機駆動装置１は、圧縮機２（機器装置）内に組み込まれた永久磁石同期電動機３（以下、電動機３と称す）を、磁極位置を検出するセンサを用いることなく所謂センサレスで駆動する。圧縮機２と一体的に構成された電動機３が回転すると圧縮機構部４が冷媒ガスを圧縮し、高温高圧とされた冷媒ガスが図示しない凝縮器に導かれる。電動機３は、ステータ３ｓに三相巻線３ｕ、３ｖ、３ｗが巻回されており、ロータ３ｒに永久磁石を備えている。
【００１１】
電動機駆動装置１の主回路は、商用電源ＰＳから入力した交流電圧を整流して直流電源線５、６間に出力するコンバータ７、平滑用のコンデンサ８、電圧形インバータ９、電流センサ１０、１１等から構成されている。電圧形インバータ９は、ＩＧＢＴ１２upを有する上アーム１３upとＩＧＢＴ１２unを有する下アーム１３unの対からなるブリッジ回路１４ｕ、ＩＧＢＴ１２vpを有する上アーム１３vpとＩＧＢＴ１２vnを有する下アーム１３vnの対からなるブリッジ回路１４ｖ、およびＩＧＢＴ１２wpを有する上アーム１３wpとＩＧＢＴ１２wnを有する下アーム１３wnの対からなるブリッジ回路１４ｗからなる三相ブリッジの構成を備えている。これらのＩＧＢＴ１２up〜１２wn（スイッチング素子）は、ドライブ回路１５により駆動される。
【００１２】
各ブリッジ回路１４ｕ、１４ｖ、１４ｗの出力端子には、負荷である電動機３の巻線端子が接続されるようになっている。電流センサ１０、１１は、ホール素子等から構成される電流検出手段であり、それぞれブリッジ回路１４ｕの出力端子から巻線３ｕに流れる相電流Ｉｕ、ブリッジ回路１４ｗの出力端子から巻線３ｗに流れる相電流Ｉｗを検出している。
【００１３】
制御手段１６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力ポート、Ａ／Ｄ変換器１７、タイマ、ＰＷＭ信号形成回路、通信手段などを有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。ＲＯＭには、ベクトル制御やＶ／Ｆ一定制御による電動機３の回転駆動プログラムとともに、電動機３の巻線３ｕ、３ｖ、３ｗに電流を流して圧縮機２を加熱するための加熱制御プログラムが格納されている。
【００１４】
制御手段１６は、加熱制御手段として機能する。図１において制御手段１６内に記載された各ブロック（Ａ／Ｄ変換器１７を除く）は、マイクロコンピュータのＣＰＵがＲＯＭに記憶された加熱制御プログラムに従って実行する加熱制御に係る処理機能を表している。回転駆動プログラムなどのその他の処理プログラムに従って実行する処理機能は図示を省略している。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器１７は、電流センサ１０、１１から出力された信号電圧をデジタル値であるＵ相、Ｗ相の検出電流Ｉｕ、Ｉｗに変換する。通電制御手段１８は、圧縮機２を加熱するために必要な交番電流を電動機３の巻線３ｕ、３ｖ、３ｗに均等に流すため、電圧形インバータ９が出力する電圧ベクトルに対応した通電期間を順次設定し、その電圧ベクトルに従ってＩＧＢＴ１２up〜１２wnの駆動指令信号を出力する通電シーケンスを実行する。
【００１６】
通電時間調整手段１９は、通電シーケンスの実行中に流れる相電流の大きさが規定電流値Ｉampに等しくなるように、各通電期間の時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを調整する調整シーケンスを実行する。この調整シーケンスにおいて、電流振幅検出手段２０は、検出電流Ｉｕ、Ｉｗに基づいて相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの振幅（正と負のピーク値）を検出し、規定電流値設定手段２１は規定電流値Ｉampを決定する。
【００１７】
次に、図２から図１６も参照しながら本実施形態の作用を説明する。
図２は、制御手段１６が圧縮機２の駆動を停止しているときに、上位装置から圧縮機２の駆動指令を受信したときに実行する処理の流れを示している。はじめに、通電時間調整手段１９が調整シーケンスを実行し、そこで得られた時間Δｔｕ、Δｔｖ、ΔｔｗをＲＡＭに記憶する。続いて、通電制御手段１８が電動機３の巻線抵抗を測定し、その測定抵抗値を基準抵抗値と比較することにより加熱の必要性を判定する開始判定シーケンスを実行する。
【００１８】
既述したように、圧縮機２の冷媒温度が低いと圧縮機２の起動負荷が大きくなるので、起動前に電動機３の巻線３ｕ、３ｖ、３ｗに通電して圧縮機２を加熱（予熱）する必要がある。測定抵抗値が基準抵抗値よりも小さい場合には、圧縮機２の冷媒温度が加熱を必要とする低い温度であると推定されるので、通電制御手段１８は加熱のための通電シーケンス（以下、単に通電シーケンスと称す）を開始する。これに対し、巻線抵抗値が基準抵抗値以上の場合には、通電制御手段１８は、通電シーケンスを実行することなく直ちに電動機３の回転駆動シーケンスに移行する。
【００１９】
通電制御手段１８は、圧縮機２を加熱する過程において、通電シーケンスを予め決められた時間だけ実行するごとに加熱を一旦停止する。そして、電動機３の巻線抵抗を測定し、その測定抵抗値を基準抵抗値と比較することにより加熱の継続／終了を判定する終了判定シーケンスを実行する。測定抵抗値が基準抵抗値よりも小さい場合には通電シーケンスを継続し、測定抵抗値が基準抵抗値以上の場合には通電シーケンスを終了して電動機３の回転駆動シーケンスに移行する。
【００２０】
圧縮機２を加熱する通電シーケンスで用いる電圧ベクトルは、ロータ３ｒが回転しないように、且つ、圧縮機２を一様に加熱できるように決定されている。電圧形インバータ９は、ＩＧＢＴ１２xpを有する上アーム１３xpとＩＧＢＴ１２xnを有する下アーム１３xnの対からなるブリッジ回路１４ｘ（ｘはｕ、ｖ、ｗ）を備えている。上アーム１３xpのＩＧＢＴ１２xpがオンのとき１、下アーム１３xnのＩＧＢＴ１２xnがオンのとき０とし、それを（Ｕ相Ｖ相Ｗ相）の順に組み合わせて表記すると、図３に示す電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７が得られる。
【００２１】
図３に示すベクトル図において、Ｖ１（１００）、Ｖ３（０１０）、Ｖ５（００１）の向きは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の軸の向きに一致する。α軸、β軸は、３相−２相変換により得られる２相の座標軸である。図４は、電圧ベクトルとＩＧＢＴ１２up〜１２wnのオンオフ状態との対応関係を示している。
【００２２】
通電制御手段１８は、通電シーケンスにおいて、電圧形インバータ９の上アーム１３up、１３vp、１３wpのうち１つの相のＩＧＢＴ１２xpと、下アーム１３un、１３vn、１３wnのうち他の２相のＩＧＢＴ１２yn、１２znをオンする通電期間を設ける。ここで、ｘ、ｙ、ｚはｕ、ｖ、ｗと順不同で対応する。さらに、この通電期間でオンするＩＧＢＴ１２xp、１２yn、１２znを有するアーム１３xp、１３yn、１３znに対し対をなすアーム１３xn、１３yp、１３zpが有するＩＧＢＴ１２xn、１２yp、１２zpをオンする通電期間を設ける。通電制御手段１８は、これら２つの通電期間を組み合わせた通電シーケンスを、全相を対象として通電相を順に変更しながら繰り返し実行する。
【００２３】
具体的には、時間Δｔｕの幅を持つ通電期間ごとにＶ１、Ｖ４、Ｖ４、Ｖ１の順またはＶ４、Ｖ１、Ｖ１、Ｖ４の順に電圧ベクトルを切り替える第１通電シーケンスと、時間Δｔｖの幅を持つ通電期間ごとにＶ３、Ｖ６、Ｖ６、Ｖ３の順またはＶ６、Ｖ３、Ｖ３、Ｖ６の順に電圧ベクトルを切り替える第２通電シーケンスと、時間Δｔｗの幅を持つ通電期間ごとにＶ５、Ｖ２、Ｖ２、Ｖ５の順またはＶ２、Ｖ５、Ｖ５、Ｖ２の順に電圧ベクトルを切り替える第３通電シーケンスを順次繰り返し実行する。同じ電圧ベクトルが時間２Δｔｕ、２Δｔｖまたは２Δｔｗだけ続くときには、その間の切り替えは不要である。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ電圧ベクトルＶ１（１００）、Ｖ４（０１１）の電圧を出力している時の電流経路を太線で示している。
【００２４】
図６は、第１通電シーケンスにおける電圧ベクトル、ブリッジ回路１４ｕの出力端子とブリッジ回路１４ｖ、１４ｗの出力端子との間の電圧Ｖu-vw、およびＵ相電流Ｉｕの波形を示している。この図６において、電流が正の期間の電流変化率と負の期間の電流変化率、すなわち正の期間のピーク電流値｜Ｉu2+｜と負の期間のピーク電流値｜Ｉu2-｜が若干異なっている。
【００２５】
これは、電動機３が有する突極性により、ロータ３ｒの磁極位置に応じてインダクタンスの飽和特性が変化するからである。例えば、磁極の向きがＵ相の向きに近い場合、電圧ベクトルＶ１を出力してＵ相に電流を流すと、Ｕ相方向の磁束が増加するので飽和によりインダクタンスが減少する。その結果、電流変化率が増加してピーク電流値｜Ｉu2+｜が大きくなる。逆に電圧ベクトルＶ４を出力してＵ相に電流を流すと、Ｕ相方向の磁束が減少するので飽和が低減してインダクタンスが増加する。その結果、電流変化率が減少してピーク電流値｜Ｉu2-｜が小さくなる。
【００２６】
第１から第３の各通電シーケンスでは、巻線３ｕ〜３ｗに交番電流が流れるので、発生するトルクは当該通電シーケンスにおいて正と負の値となって打ち消し合う。しかし、上述した飽和特性の変化により、磁極方向に近い相に通電する場合には、正と負のピーク電流値の差異により正の発生トルクと負の発生トルクとの間に偏りが生じる可能性がある。通電制御手段１８は、図７に示すように、通電相が相違する第１から第３の通電シーケンスを順に実行するので、飽和特性にかかわらず、正のトルクが生じている時間と負のトルクが生じている時間とで発生トルクの平均化がなされる。その結果、正負のトルクが打ち消し合って発生トルクが実効的にゼロになる。
【００２７】
ところで、圧縮機２の駆動指令を受信してから圧縮機２を起動するまでの時間は、短いことが要求される。圧縮機２を短時間で偏りなく加熱するには、第１通電シーケンスの実行中に流れるＵ相電流の大きさ、第２通電シーケンスの実行中に流れるＶ相電流の大きさ、および第３通電シーケンスの実行中に流れるＷ相電流の大きさが、ともに規定電流値Ｉampに等しくなるように時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを調整することが好ましい。図７に示した通電シーケンスは、調整した後の波形である。
【００２８】
その結果、規定電流値設定手段２１により規定電流値Ｉampを比較的大きく設定し、その規定電流値Ｉampに等しい相電流を巻線３ｕ、３ｖ、３ｗに均等に流すことができるので、規定電流値Ｉampに応じた短い時間で圧縮機２を偏りなく加熱することができる。さらに、第１から第３の通電シーケンスで流れる相電流の大きさの偏りがなくなるので、通電シーケンス全体としての交番トルクの打ち消し作用が一層高まり、比較的大きな電流を流した場合でもロータ３ｒが回転することを防止できる。
【００２９】
以下、調整シーケンスについて具体的に説明する。図８は、電動機３のリアクタンスの逆数１／（ωＬ）の空間的分布を模式的に示している。リラクタンストルクを積極的に使用することを目指して設計された永久磁石同期電動機では、Ｑ軸インダクタンスとＤ軸インダクタンスの差が大きく、Ｑ軸インダクタンスの方が磁石磁束の存在するＤ軸インダクタンスより大きいことが一般的である。従って、リアクタンスの逆数の空間的分布曲線はＤ軸方向が長軸となる。
【００３０】
この分布曲線における各軸（Ｕ、Ｖ、Ｗ）との交点１／Ｘｕ（＝１／ωＬｕ）、１／Ｘｖ（＝１／ωＬｖ）、１／Ｘｗ（＝１／ωＬｗ）と原点Ｏとの距離が、各相におけるリアクタンスの逆数に比例する。この距離は、ロータ３ｒの停止位置に応じて変化する。原点からの距離が長いほどリアクタンスが小さく、電流はより短い通電時間で規定電流値Ｉampに達する。従って、突極性のある電動機３を用いる場合、第１、第２、第３通電シーケンスの通電時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを等しくすると、電流の大きさが相ごとに異なってしまう。
【００３１】
そこで、通電シーケンスに先立って、通電時間調整手段１９は、第１から第３の通電シーケンスで流れる相電流の大きさ（正または負のピーク値）が規定電流値Ｉampに等しくなるように、時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを調整する調整シーケンスを実行する。図９は、調整シーケンス全体のフローチャートであり、図１０〜図１２は電圧ベクトルの切り替えと相電流の正負のピーク値を検出する第１、第２、第３通電シーケンスに係る処理Ａ、Ｂ、Ｃを示すフローチャートである。図１３〜図１５は、調整シーケンスを実行中の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの波形を連続して示している。
【００３２】
通電時間調整手段１９は、上述した第１、第２、第３通電シーケンスを順次繰り返して実行する。調整シーケンスを開始する時のインダクタンス値は不明であるため、初期の時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗには、ピーク電流値が十分に小さくなる短い通電時間Δｔ１を設定する。ステップＳ１の処理Ａでは、タイマ時間ｔを０に初期化し（ステップＳ２１）、タイマ時間ｔがΔｔｕ以上になるまで、制御周期Ｔｃごとに電圧ベクトルＶ１の出力とタイマ時間ｔの加算を実行する（ステップＳ２２、Ｓ２３）。タイマ時間ｔがΔｔｕ以上になると、その時のＵ相電流Ｉｕをピーク電流値Ｉu2+として電流振幅検出手段２０から入力する（ステップＳ２４）。
【００３３】
続いて、タイマ時間ｔが３Δｔｕ以上になるまで、制御周期Ｔｃごとに電圧ベクトルＶ４の出力とタイマ時間ｔの加算を実行する（ステップＳ２５、Ｓ２６）。タイマ時間ｔが３Δｔｕ以上になると、その時のＵ相電流Ｉｕをピーク電流値Ｉu2-として電流振幅検出手段２０から入力する（ステップＳ２７）。その後、タイマ時間ｔが４Δｔｕ以上になるまで、制御周期Ｔｃごとに電圧ベクトルＶ１の出力とタイマ時間ｔの加算を実行する（ステップＳ２８、Ｓ２９）。最後にタイマ時間ｔを０にクリアして終了する（ステップＳ３０）。
【００３４】
通電時間調整手段１９は、ステップＳ２において、ピーク電流値の絶対値｜Ｉu2+｜、｜Ｉu2-｜の少なくとも一方が規定電流値Ｉampを超えたか否か（条件Ａ）を判断する。超えたと判断した場合には、FlagUに１（調整完了）を設定する（ステップＳ３）。超えていないと判断した場合には、FlagUに０（調整未完）を設定し、時間Δｔｕを調整幅Δｔadjだけ増やす（ステップＳ４）。
【００３５】
続いて、通電時間調整手段１９は、ステップＳ５で第２通電シーケンスの処理Ｂを実行し、ステップＳ６においてピーク電流値の絶対値｜Ｉv2+｜、｜Ｉv2-｜の少なくとも一方が規定電流値Ｉampを超えたか否か（条件Ｂ）を判断する。超えた場合にはFlagVに１を設定し（ステップＳ７）、超えていない場合にはFlagVに０を設定して時間Δｔｖを調整幅Δｔadjだけ増やす（ステップＳ８）。
【００３６】
さらに、通電時間調整手段１９は、ステップＳ９で第３通電シーケンスの処理Ｃを実行し、ステップＳ１０においてピーク電流値の絶対値｜Ｉw2+｜、｜Ｉw2-｜の少なくとも一方が規定電流値Ｉampを超えたか否か（条件Ｃ）を判断する。超えた場合にはFlagWに１を設定し（ステップＳ１１）、超えていない場合にはFlagWに０を設定して時間Δｔｗを調整幅Δｔadjだけ増やす（ステップＳ１２）。
【００３７】
通電時間調整手段１９は、ステップＳ１３において、FlagU、FlagV、FlagWが全て１（調整完了）か否か（条件Ｄ）を判断する。ここで、何れかの相の時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗの調整が未完である（ＮＯ）と判断すると、ステップＳ１に移行して上述した処理を繰り返す。全相の時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗの調整が完了した（ＹＥＳ）と判断すると、ステップＳ１４に移行してその時間Δｔu、Δｔｖ、ΔｔｗをＲＡＭに記憶する。通電制御手段１８は、相ごとに記憶した通電時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを用いて通電シーケンスを実行する。
【００３８】
図１３〜図１５は、図８に示したＸｕ＜Ｘｗ＜Ｘｖの場合の相電流波形を示している。時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗの初期値をΔｔ１とし、第１から第３の通電シーケンスが終了するごとにΔｔadjを加算し、Δｔ３まで増やした後の第１通電シーケンスでＵ相のピーク電流値｜Ｉu2+｜、｜Ｉu2-｜が規定電流値Ｉampを超えたので、時間ΔｔｕをΔｔ３に固定している。その後は、時間ΔｔｖとΔｔｗを増やしながら第１から第３の通電シーケンスを実行する。
【００３９】
Δｔ５まで増やした後の第３通電シーケンスでＷ相のピーク電流値｜Ｉw2+｜、｜Ｉw2-｜が規定電流値Ｉampを超えたので、時間ΔｔｗをΔｔ５に固定し、その後は時間Δｔｖだけを増やしながら第１から第３の通電シーケンスを実行する。Δｔ７まで増やした後の第２通電シーケンスでＶ相のピーク電流値｜Ｉv2+｜、｜Ｉv2-｜が規定電流値Ｉampを超えたので、時間ΔｔｖをΔｔ７に固定して調整シーケンスを終了している。図７は、このようにして決定した通電時間Δｔｕ（＝Δｔ３）、Δｔｖ（＝Δｔ７）、Δｔｗ（＝Δｔ５）を用いた通電シーケンスを示している。
【００４０】
通電制御手段１８は、この調整シーケンスにおいて、時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗが初期値Δｔ１に設定されているときの相電流の変化率に基づいてロータ３ｒの位置を検出する。具体的には、第１通電シーケンスにおいて、図６に示すようにピーク電流値δIu2+と当該時刻よりも所定時間（例えばΔｔｕ／２）だけ前の電流値Ｉu1+との差分｜δIu+｜、およびピーク電流値δIu2-と当該時刻よりも前記所定時間だけ前の電流値Ｉu1-との差分｜δIu-｜を求める。そして、これら電流増加時の差分｜δIu+｜と電流減少時の差分｜δIu-｜との差分｜δIu+｜−｜δIu-｜を求める。第２、第３通電シーケンスにおいても同様にして差分｜δIv+｜−｜δIv-｜、｜δIw+｜−｜δIw-｜を求める。
【００４１】
上述したように、突極性のある電動機３を用いる場合、Ｄ軸方向では飽和の影響が大きく現れ、電流増加時と電流減少時の電流変化率の差分が大きくなる。一方、Ｑ軸方向では飽和の影響が小さくなり、電流増加時と電流減少時の電流変化率がほぼ等しくなる。このようなロータ３ｒの停止位置に応じた飽和特性の変化により、ロータ３ｒの位置を検出することができる。
【００４２】
通電制御手段１８は、開始判定シーケンスおよび終了判定シーケンスにおいて、この検出した磁石磁束位置の方向に直流電圧を印加して直流電流を流すことにより、ロータ３ｒを回転させることなく巻線抵抗を測定する。巻線抵抗値と比較する基準抵抗値は、予め測定された上でＥＥＰＲＯＭに書き込まれている。図１６は、調整シーケンスと開始判定シーケンスにおける相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実測波形を示している。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の電動機駆動装置１は、Ｕ相、Ｖ相またはＷ相の向きの電圧ベクトルに対応する通電期間とこれとは逆位相の電圧ベクトルに対応する通電期間とを組み合わせた通電シーケンスを、全相を対象として通電相を順に変更しながら繰り返し実行することにより圧縮機２を加熱する。これにより、ロータ３ｒに回転力を生じさせることなく、且つ、温度の偏りなく圧縮機２を一様に加熱できる。
【００４４】
電動機駆動装置１は、加熱のための通電を開始する前に、第１から第３の通電シーケンスで流れる相電流の大きさが等しくなるように、通電時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを調整する。この調整した時間Δｔｕ、Δｔｖ、Δｔｗを用いて通電シーケンスを実行することにより、第１から第３の通電シーケンスで流れる相電流の大きさの偏りがなくなり、加熱のために比較的大きな電流を流した場合でも発生トルクが実効的にゼロになり、ロータ３ｒが回転することを防止できる。
【００４５】
電動機駆動装置１は、加熱を開始する前に電動機３の巻線抵抗値を測定し、その測定抵抗値が基準抵抗値よりも小さい場合に加熱を開始する。従って、圧縮機２が停止してから冷媒温度が下がるまでの期間など圧縮機２の起動負荷が小さい場合には、不必要な加熱処理を行うことなく直ちに圧縮機２を始動できる。また、電動機駆動装置１は、圧縮機２の加熱行程において、予め決められた時間が経過するごとに電動機３の巻線抵抗値を測定し、その測定抵抗値が基準抵抗値を上回ると加熱を停止して圧縮機２を始動する。これにより、圧縮機２を加熱し過ぎることを防止できる。
【００４６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図１７を参照しながら説明する。電動機駆動装置３１は、装置の内部温度を検出する温度検出手段３２を備えている。装置の内部温度は、例えばＩＧＢＴ１２up〜１２wnのヒートシンクの温度である。通電制御手段１８は、圧縮機２の駆動指令を受信すると温度検出手段から検出温度を入力し、その検出温度が基準温度よりも低い場合に圧縮機２の加熱を開始する。検出温度が基準温度以上の場合には、加熱することなく圧縮機２を始動する。この判定処理は、図２に示した開始判定シーケンスに代わるものである。
【００４７】
圧縮機２は、電動機駆動装置３１が電圧形インバータ９を用いて電動機３に通電することにより駆動される。駆動中は、圧縮機２の冷媒温度が高くなるとともに、ＩＧＢＴ１２up〜１２wnの温度ひいてはヒートシンクの温度が高くなる。停止すると、圧縮機２の冷媒温度が低下するとともに、ＩＧＢＴ１２up〜１２wnの温度ひいてはヒートシンクの温度も低下する。従って、温度検出手段３２による検出温度は、圧縮機２の冷媒温度と高い相関性を有している。
【００４８】
本実施形態によれば、ヒートシンクの温度が基準温度以上の場合には、圧縮機２の冷媒温度が高く圧縮機２の起動負荷が小さいことが推定されるので、不必要な加熱処理を行うことなく直ちに圧縮機２を始動できる。
【００４９】
（その他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態に加えて以下のような構成を採用してもよい。
３相全てに電流センサを設けてもよい。
【００５０】
電流センサ１０、１１に替えて、下アーム側のＩＧＢＴ１２un、１２vn、１２wnと直流電源線６との間にシャント抵抗（電流検出手段）を設けて相電流を検出してもよい。例えば第１通電シーケンスの最初の電圧ベクトルＶ１を出力している期間では、図５（ａ）に示すようにＵ相のシャント抵抗には電流が流れないため、Ｖ相とＷ相のシャント抵抗による検出電流からＵ相の検出電流を求める。電圧ベクトルＶ４を出力している期間では、図５（ｂ）に示すようにＵ相のシャント抵抗から検出電流が得られる。
【００５１】
電流センサ１０、１１に替わる電流検出手段として、電圧形インバータ９に入力される直流電流を検出するシャント抵抗を設けてもよい。この直流電流に基づいて相電流を検出することができるからである。このシャント抵抗は、例えばコンデンサ８と電圧形インバータ９との間の直流電源線６に設ければよい。
【００５２】
第１から第３の通電シーケンスでは、所定の電圧ベクトルに対応する通電期間とこの電圧ベクトルに対し逆位相となる電圧ベクトルに対応する通電期間とを組み合わせて、平均電流がゼロとなる交番電流を流せばよい。従って、例えば第１通電シーケンスの場合、Ｖ１、Ｖ４、Ｖ４、Ｖ１、Ｖ１、Ｖ４、Ｖ４、Ｖ１、…またはＶ４、Ｖ１、Ｖ１、Ｖ４、Ｖ４、Ｖ１、Ｖ１、Ｖ４、…のように２周期以上繰り返してもよい。
【００５３】
通電制御手段１８は、電圧形インバータ９の上アーム１３up、１３vp、１３wpのうち１つの相のＩＧＢＴ１２xpと下アーム１３un、１３vn、１３wnのうち他の何れか１相のＩＧＢＴ１２ynをオンする通電期間と、この通電期間でオンするＩＧＢＴ１２xp、１２ynを有するアーム１３xp、１３ynに対し対をなすアーム１３xn、１３ypが有するＩＧＢＴ１２xn、１２ypをオンする通電期間とを組み合わせた通電処理（通電シーケンス）に従って電圧を出力し、交番電流が流れるようにしてもよい。ここで、ｘ、ｙはｕ、ｖ、ｗの何れか異なる相に対応する。この場合も、全相を対象として通電相を順に変更しながら繰り返し実行する。
【００５４】
具体的には、第１通電シーケンスでは、ＩＧＢＴ１２wp、１２wnをオフした状態で、時間ΔｔｕだけＩＧＢＴ１２up、１２vnをオンし、時間２ΔｔｕだけＩＧＢＴ１２un、１２vpをオンし、時間ΔｔｕだけＩＧＢＴ１２up、１２vnをオンする。第２通電シーケンスでは、ＩＧＢＴ１２up、１２unをオフした状態で、時間ΔｔｖだけＩＧＢＴ１２vp、１２wnをオンし、時間２ΔｔｖだけＩＧＢＴ１２vn、１２wpをオンし、時間ΔｔｖだけＩＧＢＴ１２vp、１２wnをオンする。第３通電シーケンスでは、ＩＧＢＴ１２vp、１２vnをオフした状態で、時間ΔｔｗだけＩＧＢＴ１２wp、１２unをオンし、時間２ΔｔｗだけＩＧＢＴ１２wn、１２upをオンし、時間ΔｔｗだけＩＧＢＴ１２wp、１２unをオンする。このような通電シーケンスを用いても、ロータ３ｒに回転力を生じさせることなく、圧縮機２を一様に加熱できる。
【００５５】
通電制御手段１８は、電動機駆動装置１、３１の外部に設けられたセンサから圧縮機２の温度を示す温度信号を入力し、その検出温度が基準温度よりも低い場合に圧縮機２の加熱を開始し、検出温度が基準温度以上の場合には加熱することなく圧縮機２を始動する構成としてもよい。また、通電制御手段１８は、圧縮機２の加熱行程において、外部センサから圧縮機２の温度を示す温度信号を入力し、その検出温度が基準温度を上回ると加熱を停止して圧縮機２を始動する構成としてもよい。これらは、上述した開始判定シーケンス、終了判定シーケンスに代わるものである。センサは例えばサーミスタから構成され、圧縮機２の温度信号は冷媒温度を示す信号であることが好ましい。
【００５６】
以上説明した実施形態によれば、ロータに回転力を生じさせることなく、且つ、温度の偏りなく機器装置を一様に加熱することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
図面中、１、３１は電動機駆動装置（永久磁石同期電動機駆動装置）、２は圧縮機（機器装置）、３は永久磁石同期電動機、３ｕ、３ｖ、３ｗは巻線、９は電圧形インバータ、１０、１１は電流センサ（電流検出手段）、１２up〜１２wnはＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１３up〜１３wpは上アーム、１３un〜１３wnは下アーム、１４ｕ〜１４ｗはブリッジ回路、１６は制御手段（加熱制御手段）、３２は温度検出手段である。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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