(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタンスの大きさが不明な同期電動機を起動する際に、当該同期電動機のｄ軸に交流電圧を供給する電圧供給手段と、
前記交流電圧と当該交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出する算出手段と、
前記同期電動機のインダクタンスが算出される毎に、前記交流電圧の大きさを増加させるように変更する変更手段と、
前記交流電圧の増加に伴う、前記流入電流の変化に対するインダクタンスの変化が飽和した状態におけるインダクタンスの値を、前記同期電動機のｄ軸インダクタンスに設定するとともに、当該交流電圧の大きさの増加を停止させるように設定する設定手段と
を含む制御装置。
【請求項２】
前記電圧供給手段は、前記同期電動機の前記ｄ軸インダクタンスが設定された後、ｑ軸に対応する位相に、当該ｄ軸インダクタンスが設定されたときに供給していた大きさの交流電圧である、ｄ軸設定時の交流電圧を供給し、
前記算出手段は、前記ｄ軸設定時の交流電圧と当該ｄ軸設定時の交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出し、
前記設定手段は、算出された前記インダクタンスの値を、前記同期電動機のｑ軸インダクタンスに設定することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
冷媒を介して熱交換を行う熱交換部と、
回転することで前記熱交換部に風を送る送風部と、
固定される固定子と当該固定子に対して回転可能に設けられる回転子とを備え、当該回転子によって前記送風部を回転駆動する同期電動機と、
前記同期電動機を起動する際に、当該同期電動機のｄ軸に交流電圧を供給する電圧供給手段と、
前記交流電圧と当該交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出する算出手段と、
前記同期電動機のインダクタンスが算出される毎に、前記交流電圧の大きさを増加させるように変更する変更手段と、
前記交流電圧の増加に伴う、前記流入電流の変化に対するインダクタンスの変化が飽和した状態におけるインダクタンスの値を、前記同期電動機のｄ軸インダクタンスに設定するとともに、当該交流電圧の大きさの増加を停止させるように設定する設定手段と
を含む空気調和装置。
【請求項４】
前記電圧供給手段は、前記同期電動機の前記ｄ軸インダクタンスが設定された後、ｑ軸に対応する位相に、当該ｄ軸インダクタンスが設定されたときに供給していた大きさの交流電圧である、ｄ軸設定時の交流電圧を供給し、
前記算出手段は、前記ｄ軸設定時の交流電圧と当該ｄ軸設定時の交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出し、
前記設定手段は、算出された前記インダクタンスの値を、前記同期電動機のｑ軸インダクタンスに設定することを特徴とする請求項３記載の空気調和装置。
【請求項５】
インダクタンスの大きさが不明な同期電動機を起動する際に、当該同期電動機のｄ軸に交流電圧を供給するステップと、
前記交流電圧と当該交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出するステップと、
前記同期電動機のインダクタンスが算出される毎に、前記交流電圧の大きさを増加させるように変更するステップと、
前記同期電動機に供給する交流電圧の大きさを、段階的に変更するステップと、
前記交流電圧の増加に伴う、前記流入電流の変化に対するインダクタンスの変化が飽和した状態におけるインダクタンスの値を、前記同期電動機のｄ軸インダクタンスに設定するとともに、当該交流電圧の大きさの増加を停止させるように設定するステップと
を含む制御方法。
【請求項６】
前記同期電動機の前記ｄ軸インダクタンスが設定された後、ｑ軸に対応する位相に、当該ｄ軸インダクタンスが設定されたときに供給していた大きさの交流電圧である、ｄ軸設定時の交流電圧を供給するステップと、
前記ｄ軸設定時の交流電圧と当該ｄ軸設定時の交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出するステップと、
算出された前記インダクタンスの値を、前記同期電動機のｑ軸インダクタンスに設定するステップと
をさらに含む請求項５記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、インダクタンス推定装置、空気調和装置、制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所謂ベクトル制御と呼ばれる手法を用いて、同期電動機の回転動作を制御することが行われている。ここで、同期電動機のベクトル制御を実行する場合においては、同期電動機のインダクタンスを含む各種モータ定数が用いられる。
【０００３】
特許文献１には、同期電動機に、任意の周波数で回転するｄｃ軸に平行な方向の交流電圧を印加し、そのｄｃ軸に生じる交流電流を検出し、ｄｃ軸を電気角で１８０度以上回転した期間におけるｄｃ軸交流電圧およびｄｃ軸交流電流の最大値から直軸インダクタンス（Ｌｄ）を、これらの最小値から横軸インダクタンス（Ｌｑ）を、それぞれ演算することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、直流成分と交流成分とを合成した印加電圧を、交流周波数の成分を変化させて永久磁石型同期電動機に印加する電圧印加ステップと、印加した印加電圧に応じて流れるモータ電流を検出する電流検出ステップと、印加電圧の交流成分とモータ電流の交流成分との位相差を算出する位相差算出ステップと、永久磁石型同期電動機のモータ定数を算出するモータ定数算出ステップとを含む、永久磁石型同期電動機のモータ定数算出方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７２１９５号公報
【特許文献２】特開２０００−５０７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来における同期電動機のインダクタンスの算出手法は、同期電動機の定格電流など、インダクタンスを除く他のモータ定数が既知であることを前提としていた。このため、モータ定数が未知となっている同期電動機のインダクタンスを求めようとする場合、同期電動機に供給すべき電圧等が不明であるため、得られるインダクタンスの誤差が大きくなるおそれがあった。また、同期電動機の定格に対して過大な電流が供給されてしまった場合には、同期電動機にて減磁が生じてしまうおそれがあった。
【０００７】
本発明は、特性が不明な同期電動機の故障を抑制しつつ、同期電動機のインダクタンス値を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、インダクタンスの大きさが不明な同期電動機を起動する際に、当該同期電動機のｄ軸に交流電圧を供給する電圧供給手段と、前記交流電圧と当該交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出する算出手段と、前記同期電動機のインダクタンスが算出される毎に、前記交流電圧の大きさを増加させるように変更する変更手段と、前記交流電圧の増加に伴う、前記流入電流の変化に対するインダクタンスの変化が飽和した状態におけるインダクタンスの値を、前記同期電動機のｄ軸インダクタンスに設定するとともに、当該交流電圧の大きさの増加を停止させるように設定する設定手段とを含む制御装置を提供する。
ここで、前記電圧供給手段は、前記同期電動機の前記ｄ軸インダクタンスが設定された後、ｑ軸に対応する位相に、当該ｄ軸インダクタンスが設定されたときに供給していた大きさの交流電圧である、ｄ軸設定時の交流電圧を供給し、前記算出手段は、前記ｄ軸設定時の交流電圧と当該ｄ軸設定時の交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出し、前記設定手段は、算出された前記インダクタンスの値を、前記同期電動機のｑ軸インダクタンスに設定するものであってもよい。
また、本発明は、冷媒を介して熱交換を行う熱交換部と、回転することで前記熱交換部に風を送る送風部と、固定される固定子と当該固定子に対して回転可能に設けられる回転子とを備え、当該回転子によって前記送風部を回転駆動する同期電動機と、前記同期電動機を起動する際に、当該同期電動機のｄ軸に交流電圧を供給する電圧供給手段と、前記交流電圧と当該交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出する算出手段と、前記同期電動機のインダクタンスが算出される毎に、前記交流電圧の大きさを増加させるように変更する変更手段と、前記交流電圧の増加に伴う、前記流入電流の変化に対するインダクタンスの変化が飽和した状態におけるインダクタンスの値を、前記同期電動機のｄ軸インダクタンスに設定するとともに、当該交流電圧の大きさの増加を停止させるように設定する設定手段とを含む空気調和装置を提供する。
ここで、前記電圧供給手段は、前記同期電動機の前記ｄ軸インダクタンスが設定された後、ｑ軸に対応する位相に、当該ｄ軸インダクタンスが設定されたときに供給していた大きさの交流電圧である、ｄ軸設定時の交流電圧を供給し、前記算出手段は、前記ｄ軸設定時の交流電圧と当該ｄ軸設定時の交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出し、前記設定手段は、算出された前記インダクタンスの値を、前記同期電動機のｑ軸インダクタンスに設定するものであってもよい。
さらに、本発明は、インダクタンスの大きさが不明な同期電動機を起動する際に、当該同期電動機のｄ軸に交流電圧を供給するステップと、前記交流電圧と当該交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出するステップと、前記同期電動機のインダクタンスが算出される毎に、前記交流電圧の大きさを増加させるように変更するステップと、前記同期電動機に供給する交流電圧の大きさを、段階的に変更するステップと、前記交流電圧の増加に伴う、前記流入電流の変化に対するインダクタンスの変化が飽和した状態におけるインダクタンスの値を、前記同期電動機のｄ軸インダクタンスに設定するとともに、当該交流電圧の大きさの増加を停止させるように設定するステップとを含む制御方法を提供する。
ここで、前記同期電動機の前記ｄ軸インダクタンスが設定された後、ｑ軸に対応する位相に、当該ｄ軸インダクタンスが設定されたときに供給していた大きさの交流電圧である、ｄ軸設定時の交流電圧を供給するステップと、前記ｄ軸設定時の交流電圧と当該ｄ軸設定時の交流電圧が供給された前記同期電動機に流れる流入電流とを用いて、当該同期電動機のインダクタンスを算出するステップと、算出された前記インダクタンスの値を、前記同期電動機のｑ軸インダクタンスに設定するステップとをさらに含むものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、特性が不明な同期電動機の故障を抑制しつつ、同期電動機のインダクタンス値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態が適用される空気調和装置の全体構成を示した図である。
【図２】室内機における室内ファン駆動装置の構成を示した図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、室内ファン駆動装置で用いられる同期電動機の構成を模式的に示した図である。
【図４】空気調和装置の制御系を説明するためのハードウェアブロック図である。
【図５】空気調和装置における室内機制御装置のソフトウェアブロック図である。
【図６】室内機における同期電動機の起動処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】室内機における同期電動機の起動処理の手順を示すフローチャート（つづき）である。
【図８】同期電動機における計測電流とインダクタンスとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［空気調和装置の全体構成］
図１は、本実施の形態が適用される空気調和装置１の全体構成を示した図である。
この空気調和装置１は、屋内（室内）に設置される室内機１０と、屋外に設置される室外機２０と、室内機１０と室外機２０とを接続する配管３０とを備えている。そして、この空気調和装置１は、室内機１０と室外機２０との間で、配管３０を用いて冷媒（図示せず）を循環させるとともに、室内機１０および室外機２０のそれぞれにおいて冷媒の熱交換を行わせることで、室内機１０が配置された室内を冷房あるいは暖房する。
【００１５】
これらのうち、室内機１０は、室内熱交換器１１と、室内ファン１２と、室内ファン駆動装置１３と、室内温度センサ１４と、室内機制御装置１５と、室内筐体１６と、リモートコントローラ（以下ではリモコンと称する）１７とを有している。
【００１６】
熱交換部の一例としての室内熱交換器１１は、その内部を、室外機２０から配管３０を介して供給されてくる冷媒（図示せず）が通過するように構成されており、室内の空気と冷媒との熱交換を行う。
送風部の一例としての室内ファン１２は、回転可能に設けられており、室内の空気を室内熱交換器１１に送り込むとともに、室内熱交換器１１に供給されることで冷やされあるいは暖められた空気を室内に送り出す。
室内ファン駆動装置１３は、室内ファン１２の回転駆動を行う。この室内ファン駆動装置１３は、室内ファン１２を回転させる際に、室内ファン１２の単位時間あたりの回転数を調整する。
室内温度センサ１４は、室内の温度を測定する。
制御装置あるいはインダクタンス推定装置の一例としての室内機制御装置１５は、室内機１０を構成する各部の動作を制御する。また、室内機制御装置１５は、室外機２０に設けられた室外機制御装置２８（詳細は後述する）を介して、室外機２０を構成する各部の動作を制御する。
室内筐体１６は、上述した室内熱交換器１１、室内ファン１２、室内ファン駆動装置１３、室内温度センサ１４および室内機制御装置１５を内部に収容する。
リモコン１７は、室内筐体１６の外部に設けられており、室内機制御装置１５に対し、赤外線や電波等を用いて、起動／停止（電源のオン／オフ）、設定温度、タイマ等の指示を出力する。
【００１７】
一方、室外機２０は、室外熱交換器２１と、室外ファン２２と、室外ファン駆動装置２３と、室外温度センサ２４と、膨張弁２５と、圧縮機２６と、四路切換弁２７と、室外機制御装置２８と、室外筐体２９とを有している。
【００１８】
室外熱交換器２１は、その内部を、室内機１０から配管３０を介して供給されてくる冷媒（図示せず）が通過するように構成されており、屋外の空気と冷媒との熱交換を行う。
室外ファン２２は、回転可能に設けられており、屋外の空気を室外熱交換器２１に送り込む。
室外ファン駆動装置２３は、室外ファン２２の回転駆動を行う。この室外ファン駆動装置２３は、室外ファン２２を回転させる際に、室外ファン２２の単位時間あたりの回転数を調整する。
室外温度センサ２４は、屋外の温度を測定する。
膨張弁２５は、二方弁からなるものであって、冷房運転時には、室内機１０の室内熱交換器１１から配管３０を介して流入してくる冷媒を減圧し、室外熱交換器２１に送り出す。また、膨張弁２５は、暖房運転時には、室外機２０の室外熱交換器２１から流入してくる冷媒を加圧し、配管３０を介して室内機１０の室内熱交換器１１に送り出す。
圧縮機２６は、室外熱交換器２１から四路切換弁２７を介して流入してくる冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する。また、圧縮機２６は、配管３０を介して室内機１０と室外機２０との間で冷媒を循環させるための搬送力を、冷媒に付与する機能も有している。
四路切換弁２７は、四方弁からなるものであって、冷房運転時と暖房運転時とで、室内熱交換器１１または室外熱交換器２１から圧縮機２６に供給されてくる冷媒の流路を切り換える。
室外機制御装置２８は、室内機１０に設けられた室内機制御装置１５による制御の下、室外機２０を構成する各部の動作を制御する。
室外筐体２９は、上述した室外熱交換器２１、室外ファン２２、室外ファン駆動装置２３、室外温度センサ２４、膨張弁２５、圧縮機２６、四路切換弁２７および室外機制御装置２８を内部に収容する。
【００１９】
［室内ファン駆動装置の構成］
図２は、図１に示す室内機１０における室内ファン駆動装置１３の構成を示した図である。
この室内ファン駆動装置１３は、整流回路１３１と、平滑化回路１３２と、逆変換回路１３３と、同期電動機１３４と、電流計測器１３５とを備えている。
【００２０】
整流回路１３１は、４つのダイオードを用いたダイオードブリッジ等で構成されている。整流回路１３１は、商用電源２から供給される商用電源周波数（５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の単相交流（１００Ｖあるいは２００Ｖ（実効値））に全波整流を行うことで、単相交流を直流に変換する。ただし、整流回路１３１からの出力は、一般的な直流に比べて、リップルが大きい脈流となっている。
平滑化回路１３２は、コンデンサ等で構成されており、整流回路１３１から供給される直流（脈流）を平滑化する。
逆変換回路１３３は、半導体素子等で構成されており、平滑化回路１３２から供給される直流を、目的とする周波数および電圧値に設定された三相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に変換する。この逆変換回路１３３は、出力する三相交流の周波数および電圧値を、動作中に変更できるようになっている。
同期電動機１３４は、逆変換回路１３３から供給される三相交流によって、室内ファン１２を回転させる。なお、本実施の形態では、同期電動機１３４として、界磁に永久磁石（強磁性体）を採用した永久磁石同期電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor：ＰＭＳＭ）を用いている。
電流計測器１３５は、逆変換回路１３３から同期電動機１３４に供給される三相交流の電流値を、相毎に計測する。
【００２１】
この室内ファン駆動装置１３では、商用電源２から供給される商用電源周波数の単相交流を、整流回路１３１、平滑化回路１３２および逆変換回路１３３を用いて、目的とする周波数（可変）の三相交流に変換した後、室内ファン１２を回転させる同期電動機１３４へと供給する。
なお、ここでは詳細な説明を行わないが、室外機２０における室外ファン駆動装置２３も、室内ファン駆動装置１３と同様の構成を有している。
【００２２】
［同期電動機の構成］
図３は、室内ファン駆動装置１３で用いられる同期電動機１３４の構成を模式的に示した図である。ここで、図３（ａ）は同期電動機１３４が表面磁石形永久磁石同期電動機（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor：ＳＰＭＳＭ）である場合を、図３（ｂ）は同期電動機１３４が内部磁石形永久磁石同期電動機（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor：ＩＰＭＳＭ）である場合を、それぞれ示している。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれ、同期電動機１３４の極数を２つとした場合を例示している。
【００２３】
本実施の形態の同期電動機１３４は、固定子４１と、回転子４２と、Ｕ相コイル４３と、Ｖ相コイル４４と、Ｗ相コイル４５とを有している。
固定子４１は、内部に円柱状の空間が形成された構造を有しており、直接あるいは間接的に室内筐体１６（図１参照）に固定されている。
回転子４２は、円柱状の形状を有するものであって、固定子４１の内部に形成された空間に配置されており、固定子４１に対し、シャフト４２ｃを介して回転可能に取り付けられている。なお、このシャフト４２ｃには、図２等に示す室内ファン１２が装着されており、回転子４２が回転すると、シャフト４２ｃを介して室内ファン１２が回転する。
Ｕ相コイル４３は、固定子４１のうち内部に形成された空間と対向する位置に取り付けられている。そして、Ｕ相コイル４３は、逆変換回路１３３（図２参照）から供給される三相交流のうちのＵ相と接続される。
Ｖ相コイル４４は、固定子４１のうち内部に形成された空間と対向するとともに、Ｕ相コイル４３から周方向に１２０°ずれた位置に取り付けられている。そして、Ｖ相コイル４４は、逆変換回路１３３（図２参照）から供給される三相交流のうちのＶ相と接続される。
Ｗ相コイル４５は、固定子４１のうち内部に形成された空間と対向するとともに、Ｖ相コイル４４から周方向に１２０°ずれた位置（Ｕ相コイル４３から周方向に−１２０°ずれた位置）に取り付けられている。そして、Ｗ相コイル４５は、逆変換回路１３３（図２参照）から供給される三相交流のうちのＷ相と接続される。
【００２４】
そして、同期電動機１３４の回転子４２には、磁極であるＮ極４２ａと、回転子４２においてＮ極４２ａとは反対側（裏側）に設けられた他の磁極であるＳ極４２ｂとが設けられている。ここで、図３（ａ）に示す同期電動機１３４（表面磁石形永久磁石同期電動機）の場合、各磁極（Ｎ極４２ａおよびＳ極４２ｂ）は、回転子４２の外周面に露出した位置に配置される。これに対し、図３（ｂ）に示す同期電動機１３４（内部磁石形永久磁石同期電動機）の場合、各磁極（Ｎ極４２ａおよびＳ極４２ｂ）は、回転子４２の外周面に露出しない位置（回転子４２の内部となる位置に）に配置される。
【００２５】
ここで、本実施の形態では、同期電動機１３４として、図３（ａ）に示す表面磁石形を用いてもよいし、図３（ｂ）に示す内部磁石形を用いてもよい。
【００２６】
そして、本実施の形態の同期電動機１３４は、回転子４２の位相角を検出するためのセンサ（ホール素子等）が設けられていない、所謂センサレス形を採用している。
なお、ここでは、図面の記載を簡略化するために、固定子４１に対し、Ｕ相コイル４３、Ｖ相コイル４４およびＷ相コイル４５をそれぞれ集中巻きした場合を例示しているが、これら各コイルを分布巻きとしてもかまわない。また、同期電動機１３４の極数を、４つ以上としてもかまわない。
【００２７】
［空気調和装置の制御系］
図４は、空気調和装置１の制御系を説明するためのハードウェアブロック図である。
本実施の形態の制御系は、室内機１０側に設けられて室内機１０内の各部を制御する室内機制御装置１５と、室外機２０側に設けられて室外機２０内の各部を制御する室外機制御装置２８と、室内機制御装置１５と室外機制御装置２８とを接続し、両者の間で信号の授受を行う通信経路とを有している。
【００２８】
まず、室内機制御装置１５は、プログラムを読み出して実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１５１と、ＣＰＵ１５１が実行するプログラムやプログラムを実行する際に使用するデータ等を記憶するＲＯＭ１５２（Read Only Memory）と、プログラムを実行する際に一時的に生成されるデータ等を記憶するＲＡＭ１５３（Random Access Memory）と、プログラムを実行する際に使用するデータ等を記憶するとともに、その内容を書き換え可能であって、電源を供給しなくてもその記憶内容を保持することが可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１５４とを備えている。
【００２９】
そして、室内機制御装置１５には、室内温度センサ１４から室内温度信号が、リモコン１７から指示信号が、それぞれ入力される。また、室内機制御装置１５には、室内ファン駆動装置１３に設けられた電流計測器１３５から、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の計測電流信号が入力される。さらに、室内機制御装置１５には、室外機制御装置２８から制御信号が入力される。一方、室内機制御装置１５は、室内ファン駆動装置１３に設けられた逆変換回路１３３に制御信号を出力する。また、室内機制御装置１５は、室外機制御装置２８に制御信号を出力する。
【００３０】
次に、室外機制御装置２８は、プログラムを読み出して実行するＣＰＵ２８１と、ＣＰＵ１５１が実行するプログラムやプログラムを実行する際に使用するデータ等を記憶するＲＯＭ２８２と、プログラムを実行する際に一時的に生成されるデータ等を記憶するＲＡＭ２８３と、プログラムを実行する際に使用するデータ等を記憶するとともに、その内容を書き換え可能であって、電源を供給しなくてもその記憶内容を保持することが可能なＥＥＰＲＯＭ２８４とを備えている。
【００３１】
そして、室外機制御装置２８には、室外温度センサ２４から室外温度信号が入力される。また、室外機制御装置２８には、室内機制御装置１５から制御信号が入力される。一方、室外機制御装置２８は、膨張弁２５、圧縮機２６および四路切換弁２７のそれぞれに制御信号を出力する。また、室外機制御装置２８は、室内機制御装置１５に制御信号を出力する。
【００３２】
図５は、空気調和装置１における室内機制御装置１５のソフトウェアブロック図である。ここで、本実施の形態の空気調和装置１では、室内機制御装置１５が、公知のベクトル制御にて、室内ファン駆動装置１３に設けられた同期電動機１３４の動作を制御する。このため、室内機制御装置１５は、同期電動機１３４をベクトル制御するために、事前に、この同期電動機１３４のインダクタンスを含む各種モータ定数の取得を行う。そして、図５は、室内機制御装置１５が実行する各種制御のうち、同期電動機１３４をベクトル制御するために必要なインダクタンスの取得に関するブロックを、抜き出して示している。
【００３３】
室内機制御装置１５は、指示受付部５１と、位置決め電流指示部５２と、印加電圧設定部５３と、印加電圧指示部５４と、計測電流取得部５５と、インダクタンス算出部５６と、記憶部５７と、判断部５８と、ベクトル制御部５９とを備えている。
【００３４】
指示受付部５１は、リモコン１７からの指示（電源オンなど）を受け付ける。
位置決め電流指示部５２は、指示受付部５１が電源オンの指示を受け付けた場合に、同期電動機１３４のインダクタンスを算出する際に、固定子４１に対する回転子４２（ともに図３参照）の位置決め（位置固定）を行うための位置決め電流（固定電流の一例）を設定する。そして、位置決め電流指示部５２は、設定した位置決め電流を、逆変換回路１３３に指示する。
変更手段の一例としての印加電圧設定部５３は、位置決め電流の供給に伴って同期電動機１３４における回転子４２が固定子４１（ともに図３参照）に対して位置決め（位置固定）された状態で、同期電動機１３４に印加する電圧（交流電圧の一例）を設定する。
電圧供給手段の一例としての印加電圧指示部５４は、印加電圧設定部５３が設定した印加電圧を、逆変換回路１３３に指示する。
計測電流取得部５５は、電流計測器１３５が計測した、逆変換回路１３３から同期電動機１３４に流れる電流（計測電流と呼ぶ：流入電流の一例）を取得する。
推定手段の一例としてのインダクタンス算出部５６は、印加電圧設定部５３が設定した印加電圧と、計測電流取得部５５が取得した計測電流とを用いて、同期電動機１３４のインダクタンスを算出する。
記憶部５７は、インダクタンス算出部５６が算出した、同期電動機１３４のインダクタンスを記憶する。
判断部５８は、インダクタンス算出部５６によって算出され、記憶部５７に記憶されるインダクタンスが適正なものであるか否かを判断する。また、判断部５８は、記憶部５７に記憶されるインダクタンスが適正なものではないと判断した場合に、印加電圧設定部５３に、印加電圧を変更させるための指示を出力する。
ベクトル制御部５９は、同期電動機１３４のインダクタンスが決定された後に、このインダクタンスを含む同期電動機１３４のモータ定数を用いて、同期電動機１３４のベクトル制御を行う。
なお、本実施の形態では、インダクタンス算出部５６および判断部５８が、設定手段として機能している。
【００３５】
［空気調和装置の動作］
ここで、本実施の形態の空気調和装置１の動作を、冷房動作を例として説明する。
リモコン１７から出力された、冷房の起動を要求する指示信号を、室内機１０に設けられた室内機制御装置１５が受信すると、室内機制御装置１５は、室内ファン駆動装置１３を起動させる。これに伴い、室内ファン駆動装置１３は、室内ファン１２を回転駆動する。また、指示信号を受信した室内機制御装置１５は、室外機２０に設けられた室外機制御装置２８に起動要求信号を出力する。この起動要求信号を受け取った室外機制御装置２８は、室外ファン駆動装置２３を起動させるとともに、膨張弁２５、圧縮機２６および四路切換弁２７のそれぞれを、冷房時の状態に設定する。これにより、配管３０を介して、室内機１０の室内熱交換器１１と室外機２０の室外熱交換器２１との間を、図示しない冷媒が循環搬送される。その結果、室内熱交換器１１にて屋内（室内）には冷気が導入され、室外熱交換器２１にて屋外には暖気が排出される。このとき、室内機１０では、室内ファン駆動装置１３によって室内ファン１２が回転駆動されることで、室内熱交換器１１によって導入された冷気が室内に拡散される。一方、室外機２０では、室外ファン駆動装置２３によって室外ファン２２が回転駆動されることで、室外熱交換器２１によって導入された暖気が屋外に拡散される。また、室内機１０では、室内機制御装置１５が、リモコン１７によって設定された設定温度と室内温度センサ１４による室内温度測定結果とに基づいて、室内ファン駆動装置１３の回転速度制御を行い、室外機２０では、室外機制御装置２８が、リモコン１７によって設定された設定温度と室外温度センサ２４による室外温度測定結果とに基づいて、室内ファン駆動装置１３の回転速度制御や、圧縮機２６による冷媒（図示せず）の流量制御を行う。これにより、室内機１０が配置された室内は、リモコン１７によって設定された設定温度となるように冷房される。この間、室内機１０に設けられた室内機制御装置１５（ベクトル制御部５９）は、逆変換回路１３３を介して、同期電動機１３４をベクトル制御する。
【００３６】
［同期電動機の起動処理］
図６および図７は、室内機１０における同期電動機１３４の起動処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態の空気調和装置１では、リモコン１７からの空気調和装置１（室内機１０および室外機２０）の起動に関する指示を室内機制御装置１５が受信した後、この室内機制御装置１５が室内ファン駆動装置１３における同期電動機１３４のベクトル制御を開始するまでの間に、この同期電動機１３４のインダクタンスの算出を行う。
【００３７】
この処理では、まず、室内機１０の室内機制御装置１５において、指示受付部５１が、リモコン１７からの起動に関する指示を受け付ける（ステップ１０）。
【００３８】
次に、室内機制御装置１５に設けられた位置決め電流指示部５２は、室内ファン駆動装置１３に設けられた逆変換回路１３３に対し、同期電動機１３４におけるｄ軸に回転子４２を位置決め（位置固定）するためのｄ軸位置決め電流Ｉｄｐの出力を指示する（ステップ２０）。すると、室内ファン駆動装置１３では、ｄ軸位置決め電流Ｉｄｐに対応するＵ相ｄ軸位置決め電流、Ｖ相ｄ軸位置決め電流およびＷ相ｄ軸位置決め電流が、同期電動機１３４に供給され始める。その結果、同期電動機１３４では、固定子４１に対し、回転子４２が所定量（例えば１回転未満）だけ回転した後に停止する。これにより、固定子４１に対する回転子４２のｄ軸の位置決め（位置固定）が行われる。そして、回転子４２のｄ軸の位置決めが行われると、位置決め電流指示部５２は、ｄ軸位置決め電流Ｉｄｐの出力の停止を指示する。
【００３９】
続いて、室内機制御装置１５に設けられた印加電圧設定部５３は、ｄ軸印加電圧Ｖｄｓを初期値Ｖ０に設定し（ステップ３０）、変数ｎを１（ｎ＝１）に設定する（ステップ４０）。そして、印加電圧指示部５４は、室内ファン駆動装置１３に設けられた逆変換回路１３３に対し、印加電圧設定部５３で設定された、ｎ番目（最初は１番目）のｄ軸印加電圧Ｖｄｓの出力を指示する（ステップ５０）。すると、室内ファン駆動装置１３では、逆変換回路１３３が、ｎ番目のｄ軸印加電圧Ｖｄｓに対応するＵ相ｄ軸印加電圧、Ｖ相ｄ軸印加電圧およびＷ相ｄ軸印加電圧を、同期電動機１３４に供給する。ただし、このとき、同期電動機１３４における回転子４２は、固定子４１に対し、回転することなく、ステップ２０で位置決め（位置固定）された状態を維持している。
【００４０】
それから、室内機制御装置１５に設けられた計測電流取得部５５は、室内ファン駆動装置１３に設けられた電流計測器１３５が計測した、逆変換回路１３３から同期電動機１３４に流れるｄ軸計測電流Ｉｄｍを取得する（ステップ６０）。そして、室内機制御装置１５に設けられたインダクタンス算出部５６は、ステップ５０で出力を指示したｎ番目のｄ軸印加電圧Ｖｄｓと、ステップ６０で取得したｎ番目のｄ軸計測電流Ｉｄｍとを用い、以下に示す（ａ）式に基づいて、ｎ番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎを算出する（ステップ７０）。
【００４１】
Ｌｄｎ＝（Ｖｈ−ΔＶ−Ｉｈ×Ｒ）／（ω×Ｉｈ）  …（ａ）
Ｖｈ：ｄ軸印加電圧Ｖｄｓのピーク値
ΔＶ：電圧を印加する位相における電圧誤差成分
Ｉｈ：ｄ軸計測電流Ｉｄｍのピーク値
Ｒ  ：同期電動機の推定インピーダンス
ω  ：ｄ軸印加電圧Ｖｄｓの角周波数
【００４２】
次に、室内機制御装置１５に設けられたインダクタンス算出部５６は、ステップ７０で算出したｎ番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎを、室内機制御装置１５に設けられた記憶部５７（ＲＡＭ１５３）に記憶させる（ステップ８０）。
【００４３】
続いて、室内機制御装置１５に設けられた判断部５８は、記憶部５７から、ｎ番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎの１つ前に記憶された、ｎ−１番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎ−１を読み出す（ステップ９０）。次いで、判断部５８は、ステップ７０で算出したｎ番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎと、ステップ８０で読み出したｎ−１番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎ−１との差が、予め決められた閾値Ｌｔ未満（Ｌｄｎ−Ｌｄｎ−１＜Ｌｔ）となっているか否かを判断する（ステップ１００）。
【００４４】
ステップ１００で否定の判断（ＮＯ）を行った場合、室内機制御装置１５に設けられた印加電圧設定部５３は、ｄ軸印加電圧Ｖｄｓを、現在のｄ軸印加電圧Ｖｄｓに増加値Ｖｉを加えたもの（Ｖｄｓ＝Ｖｄｓ＋Ｖｉ）に更新し（ステップ１１０）、且つ、変数ｎを、現在の変数ｎに１を加えたもの（ｎ＝ｎ＋１）に更新し（ステップ１２０）、ステップ５０へと戻って処理を続行する。したがって、ステップ５０〜ステップ１２０に示す処理は、ステップ１００で肯定の判断（ＹＥＳ）が行われるまで、繰り返し実行されることになる。
【００４５】
一方、ステップ１００で肯定の判断（ＹＥＳ）を行った場合、室内機制御装置１５に設けられた判断部５８は、ステップ７０で算出したｎ番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎを、同期電動機１３４のｄ軸インダクタンスＬｄとして、記憶部５７（ＥＥＰＲＯＭ１５４）に記憶させる（ステップ１３０）。次いで、判断部５８は、ステップ１３０でｄ軸インダクタンスＬｄとして記憶させた、ｎ番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎの算出に用いた、ｎ番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎに対応するｎ番目のｄ軸印加電圧Ｖｄｓを、以降の手順で使用するｑ軸印加電圧Ｖｑｓとして、記憶部５７（ＲＡＭ１５３あるいはＥＥＰＲＯＭ１５４）に記憶させる（ステップ１４０）。その後、判断部５８は、記憶部５７に記憶されていた、１番目のｄ軸インダクタンスＬｄ１〜ｎ番目のｄ軸インダクタンスＬｄｎを削除する（ステップ１５０）。さらに、印加電圧指示部５４は、室内ファン駆動装置１３に設けられた逆変換回路１３３に対するｄ軸印加電圧Ｖｄｓの出力の停止を指示する。
【００４６】
次に、室内機制御装置１５に設けられた位置決め電流指示部５２は、室内ファン駆動装置１３に設けられた逆変換回路１３３に対し、ｑ軸位置決め電流Ｉｑｐの出力を指示する（ステップ１６０）。すると、室内ファン駆動装置１３では、ｑ軸位置決め電流Ｉｑｐに対応するＵ相ｑ軸位置決め電流、Ｖ相ｑ軸位置決め電流およびＷ相ｑ軸位置決め電流が、同期電動機１３４に供給され始める。その結果、同期電動機１３４では、固定子４１に対し、回転子４２が所定量（例えば９０°）だけ回転した後に停止する。これにより、固定子４１に対する回転子４２のｑ軸の位置決め（位置固定）が行われる。そして、回転子４２のｑ軸の位置決めが行われると、位置決め電流指示部５２は、ｑ軸位置決め電流Ｉｑｐの出力の停止を指示する。
【００４７】
続いて、室内機制御装置１５に設けられた印加電圧設定部５３は、記憶部５７からステップ１４０で記憶させていたｑ軸印加電圧Ｖｑｓを読み出す（ステップ１７０）。また、印加電圧指示部５４は、室内ファン駆動装置１３に設けられた逆変換回路１３３に対し、印加電圧設定部５３で設定された、ｑ軸印加電圧Ｖｑｓの出力を指示する（ステップ１８０）。すると、室内ファン駆動装置１３では、逆変換回路１３３が、ｑ軸印加電圧Ｖｑｓに対応するＵ相ｑ軸印加電圧、Ｖ相ｑ軸印加電圧およびＷ相ｑ軸印加電圧を、同期電動機１３４に供給する。ただし、このとき、同期電動機１３４における回転子４２は、固定子４１に対し、回転することなく、ステップ１６０で位置決め（位置固定）された状態を維持している。
【００４８】
それから、室内機制御装置１５に設けられた計測電流取得部５５は、室内ファン駆動装置１３に設けられた電流計測器１３５が計測した、逆変換回路１３３から同期電動機１３４に流れるｑ軸計測電流Ｉｑｍを取得する（ステップ１９０）。そして、室内機制御装置１５に設けられたインダクタンス算出部５６は、ステップ１８０で出力を指示したｑ軸印加電圧Ｖｑｓと、ステップ１９０で取得したｑ軸計測電流Ｉｑｍとを用い、以下に示す（ｂ）式に基づいて、ｑ軸インダクタンスＬｑを算出する（ステップ２００）。
【００４９】
Ｌｑ＝（Ｖｈ−ΔＶ−Ｉｈ×Ｒ）／（ω×Ｉｈ）  …（ｂ）
Ｖｈ：ｑ軸印加電圧Ｖｑｓのピーク値
ΔＶ：電圧を印加する位相における電圧誤差成分
Ｉｈ：ｑ軸計測電流Ｉｑｍのピーク値
Ｒ  ：同期電動機の推定インピーダンス
ω  ：ｑ軸印加電圧Ｖｑｓの角周波数
【００５０】
なお、上記（ｂ）式は、対象がｄ軸であるかｑ軸であるかを除けば、基本的に、上述した（ａ）式と同じである。
【００５１】
次に、室内機制御装置１５に設けられたインダクタンス算出部５６は、ステップ２００で算出したｑ軸インダクタンスＬｑを、室内機制御装置１５に設けられた記憶部５７（ＥＥＰＲＯＭ１５４）に記憶させる（ステップ２１０）。その結果、記憶部５７（ＥＥＰＲＯＭ１５４）には、ステップ１２０で記憶したｄ軸インダクタンスＬｄおよびステップ２１０で記憶したｑ軸インダクタンスＬｑの両者が、ともに存在していることになる。そして、印加電圧指示部５４は、室内ファン駆動装置１３に設けられた逆変換回路１３３に対するｑ軸印加電圧Ｖｑｓの出力を停止させる。
【００５２】
その後、室内機制御装置１５に設けられたベクトル制御部５９は、記憶部５７に記憶されているｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑを含む、同期電動機１３４のモータ定数を用い、室内ファン駆動装置１３に設けられた逆変換回路１３３を介した、同期電動機１３４のベクトル制御（同期電動機１３４を介した室内ファン１２の回転制御）を実行する（ステップ２２０）。以上により、同期電動機１３４のインダクタンスの算出処理を含む、同期電動機１３４の起動処理が完了する。
【００５３】
［計測電流値とインダクタンスの推定値との関係］
図８は、同期電動機１３４における計測電流値（ｄ軸計測電流Ｉｄｍ、ｑ軸計測電流Ｉｑｍ）とインダクタンスの推定値（ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ）との関係を示す図である。
【００５４】
まず、ｄ軸インダクタンスＬｄは、ｄ軸計測電流Ｉｄｍの増加（すなわち、ｄ軸印加電圧Ｖｄｓの増加）に伴って徐々に減少していき、ある値（この例では０．７５Ａｒｍｓ〜１．０Ａｒｍｓあたり）を超えるとほぼ一定レベルに収束している（飽和している）。
【００５５】
また、ｑ軸インダクタンスＬｑも、ｑ軸計測電流Ｉｑｍの増加（すなわち、ｑ軸印加電圧Ｖｑｓの増加）に伴って徐々に減少していき、ある値（この例では０．７５Ａｒｍｓ〜１．０Ａｒｍｓあたり）を超えるとほぼ一定レベルに収束している（飽和している）。
【００５６】
これらから明らかなように、計測電流値（ｄ軸計測電流Ｉｄｍ、ｑ軸計測電流Ｉｑｍ）が低すぎる場合、インダクタンスの推定値（ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ）は、実際よりも大きい値となってしまう。これに対し、計測電流値が大きくなっていくことにより、同期電動機１３４に必要十分な電流が流れると、同期電動機１３４で磁気飽和が生じた状態となり、インダクタンスの推定値は真値に近い状態で安定する。
【００５７】
そして、磁気飽和の影響が現れた後も、同期電動機１３４に供給する電流を増加させていった場合には、同期電動機１３４において、磁極（ここではＮ極４２ａおよびＳ極４２ｂ）の不可逆減磁を招くことになってしまう。すなわち、必要以上の電流を同期電動機１３４に供給してしまった場合には、同期電動機１３４が故障することになってしまう。
【００５８】
このため、本実施の形態では、モータ定数が未知の同期電動機１３４を起動する際に、まず、同期電動機１３４にｄ軸位置決め電流Ｉｄｐを供給することで、固定子４１に対し回転子４２の位置をｄ軸に固定した。次に、同期電動機１３４に交流のｄ軸印加電圧Ｖｄｓを供給し、同期電動機１３４に供給するｄ軸印加電圧Ｖｄｓの大きさを、段階的に増加させるようにした。
【００５９】
そして、ｄ軸印加電圧Ｖｄｓとｄ軸印加電圧Ｖｄｓが供給された同期電動機１３４に流れるｄ軸計測電流Ｉｄｍとを用いて、上記（ａ）式を用いて同期電動機１３４のインダクタンスを算出し、ｄ軸計測電流Ｉｄｍの変化に対するインダクタンスの変化が飽和した状態におけるインダクタンスの値を、同期電動機１３４のｄ軸インダクタンスＬｄとした。
【００６０】
また、本実施の形態では、ｄ軸と直交するｑ軸のインダクタンスであるｑ軸インダクタンスＬｑを求める場合に、上記ｄ軸インダクタンスＬｄと同じ手法を用いるのではなく、固定子４１に対し回転子４２の位置をｑ軸に固定した状態で、ｄ軸インダクタンスＬｄを得たときに用いたｄ軸印加電圧Ｖｄｓをｑ軸印加電圧Ｖｑｓとして用いることで、ｑ軸印加電圧Ｖｑｓを段階的に増加させることなく、ｑ軸インダクタンスＬｑを得るようにした。
【００６１】
より具体的に説明すると、本実施の形態では、上述した手順によりｄ軸インダクタンスＬｄを得た後、ｑ軸印加電圧Ｖｑｓ（ｄ軸印加電圧Ｖｄｓに基づいて決まる）を供給し、ｑ軸印加電圧Ｖｑｓとｑ軸印加電圧Ｖｑｓが供給された同期電動機１３４に流れるｑ軸計測電流Ｉｑｍとを用いて、上記（ｂ）式を用いて得たインダクタンスを、同期電動機１３４のｑ軸インダクタンスＬｑとした。
【００６２】
これにより、特性が不明な同期電動機１３４に過剰な電流が供給されることに起因する同期電動機１３４の故障を抑制しながら、同期電動機１３４のインダクタンス（ｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬｑ）を得ることができる。
【００６３】
従来にあっては、同期電動機１３４のインダクタンスの推定をより正確に行うために、同期電動機１３４の種別毎に、各同期電動機１３４の特性に応じた専用の制御装置（室内機制御装置１５）を用意しておく必要があった。これに対し、本実施の形態の室内機制御装置１５を用いた場合には、それぞれの同期電動機１３４の特性（定格）に応じて、ｄ軸印加電圧Ｖｄｓ（ｄ軸計測電流Ｉｄｍ）およびｑ軸印加電圧Ｖｑｓ（ｑ軸計測電流Ｉｑｍ）のそれぞれの限界値が決まることになるため、室内機制御装置１５に汎用性を持たせることができる。したがって、例えば能力（冷房能力や暖房能力）が異なる複数種の空気調和装置１に対しても、同一構成の室内機制御装置１５を用いた動作制御（同期電動機１３４のベクトル制御）を行うことが可能になる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、同期電動機１３４が永久磁石形である場合を例として説明を行ったが、これに限られるものではなく、他の形式であってもかまわない。
【００６５】
また、本実施の形態では、同期電動機１３４にｄ軸位置決め電流Ｉｄｐを供給することで、固定子４１に対する回転子４２の位置をｄ軸に固定した後に、ｄ軸印加電圧Ｖｄｓを印加し、また、同期電動機１３４にｑ軸位置決め電流Ｉｑｐを供給することで、固定子４１に対する回転子４２の位置をｑ軸に固定した後に、ｑ軸印加電圧Ｖｑｓを印加するようにしていたが、これに限られるものではない。例えば、同期電動機１３４におけるｄ軸およびｑ軸の位置が既知である場合には、固定子４１に対する回転子４２の位置を固定する必要はない。すなわち、このような場合にあっては、ｄ軸位置決め電流Ｉｄｐあるいはｄ軸位置決め電流Ｉｄｐを供給した後に、ｄ軸印加電圧Ｖｄｓあるいはｑ軸印加電圧Ｖｑｓを印加しなくてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…空気調和装置、２…商用電源、１０…室内機、１１…室内熱交換器、１２…室内ファン、１３…室内ファン駆動装置、１４…室内温度センサ、１５…室内機制御装置、１６…室内筐体、１７…リモートコントローラ、３０…配管、４１…固定子、４２…回転子、４２ａ…Ｎ極、４２ｂ…Ｓ極、４３…Ｕ相コイル、４４…Ｖ相コイル、４５…Ｗ相コイル、５１…指示受付部、５２…位置決め電流指示部、５３…印加電圧設定部、５４…印加電圧指示部、５５…計測電流取得部、５６…インダクタンス算出部、５７…記憶部、５８…判断部、５９…ベクトル制御部、１３１…整流回路、１３２…平滑化回路、１３３…逆変換回路、１３４…同期電動機、１３５…電流計測器
【図１】
0006559058.tif 000002
【図２】
0006559058.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006559058.tif 000007
【図７】
0006559058.tif 000008
【図８】
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