(57)【要約】  スイッチング素子の必要数を抑制しつつ、制御対象の多方向の位置制御が可能なモータシステムを提供する。  二つのスイッチング素子を直列に接続した第一、第二及び第三の上下アームを有する電力変換装置と、制御対象と、制御対象に対向する磁極歯と、磁極歯に巻回した巻線と、を有する第一の負荷と、を備えるモータシステムであって、制御対象を介して第二の方向で対向する二つの磁極歯と、磁極歯の一方又は両方に巻回した巻線と、を有する第二の負荷を有し、電力変換装置は、第一の負荷への出力により制御対象に第一の方向に対する力を付与し、第二の負荷への出力により制御対象に第二の方向に対する力を付与する。
2016110948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのスイッチング素子を直列に接続した第一、第二及び第三の上下アームを有する電力変換装置と、
制御対象と、
該制御対象に対向する磁極歯と、該磁極歯に巻回した巻線と、を有する第一の負荷と、を備えるモータシステムであって、
前記制御対象を介して第二の方向で対向する二つの磁極歯と、該磁極歯の一方又は両方に巻回した巻線と、を有する第二の負荷を有し、
前記電力変換装置は、
前記第一の負荷への出力により前記制御対象に第一の方向に対する力を付与し、
前記第二の負荷への出力により前記制御対象に第二の方向に対する力を付与することを特徴とするモータシステム。
【請求項２】
前記電力変換装置は、
前記第一の上下アーム及び前記第二の上下アームを前記第一の負荷に接続し、
前記第二の上下アーム及び前記第三の上下アームを前記第二の負荷に接続し、
前記第一の負荷に正弦波交流信号又は矩形波交流信号を出力し、
前記第二の負荷に正負可変直流信号又は定信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のモータシステム。
【請求項３】
直流電圧源と、該直流電圧源に並列接続した分圧抵抗と、を有し、
前記第一の負荷を三つ有し、
三つの該第一の負荷それぞれの一端側は、三つの前記上下アームそれぞれに接続し、
三つの該第一の負荷それぞれの他端側は、互いに接続して中性点を形成し、
前記電力変換装置は、三つの該第一の負荷に対して対称三相交流信号を出力し、
前記第二の負荷の一端側は、前記中性点に接続し、
前記第二の負荷の他端側は、前記分圧抵抗に属する二つの抵抗の間に接続していることを特徴とする請求項１に記載のモータシステム。
【請求項４】
第一の方向に対する前記制御対象の位置を検出又は推定する位置検出部と、
第二の方向に対する前記制御対象の位置又は傾きを検出又は推定する偏心／傾き検出部と、
前記位置検出部及び前記偏心／傾き検出部の出力に応じて、前記第一の負荷及び前記第二の負荷に対する出力信号の振幅、周波数又はオフセットを変化させる制御部と、を有することを特徴とする請求項１乃至３何れか一項に記載のモータシステム。
【請求項５】
前記第一の負荷と前記第二の負荷は、第一の方向に並んでおり、
前記制御対象は、前記第一の負荷に対向可能な永久磁石と、前記第二の負荷に対向可能な永久磁石と、を有し、
前記第二の負荷に対向可能な永久磁石は、第三の方向に幅を有する平板形状であることを特徴とする請求項１乃至３何れか一項に記載のモータシステム。
【請求項６】
請求項１乃至５何れか一項に記載のモータシステムと、
前記制御対象の一端側に設け、第一の方向に往復動可能なピストンと、
該ピストンが摺動するシリンダと、を有する圧縮機であって、
前記第二の負荷を、前記制御対象の他端側に設けたことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータシステム及び圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、数多い電磁石を少ない数のトランジスタで制御できる電流制御装置を提供する構成が記載されている。特許文献２には、リニアモータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４５０５６号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ２０１１／１５４９９５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は回転体の磁気軸受に関するものであり、それぞれ回転子側の鉄心９を介して対向している２つの電磁石６，７それぞれに対して、６つのスイッチング素子を有するインバータブリッジ３から得た線間電圧ＶU-N，ＶV-Nそれぞれを与えている（図１，２等参照）。すなわち、特許文献１は、対向する２つの電磁石６，７に対して異なる線間電圧を印加している。これにより，制御対象である鉄心９の一方向の位置を制御している。【０００５】
特許文献１は鉄心９の一方向の位置を制御するものであり、二方向以上の位置を制御する場合には同様の構成を２つ以上設ける必要がある。スイッチング素子の必要数が多いとコストの増加や装置の大型化に繋がる。【０００６】
なお、特許文献１が開示する電磁石６，７に対して出力する２つの線間電圧値ＶU-N，ＶV-Nは、特許文献１の図５，６や、図７に示されるように、極性の切替えの有無や周波数成分の有無といった特性を同じにしており、異なる特性の線間電圧値を利用する方法は開示していない。【０００７】
特許文献２には、可動子に配置された磁石を挟み込み保持するように配置された複数の磁極と、複数の磁極にまとめて巻きまわされた巻線と、磁石の極性を交互に並べた磁石列と磁性材料で構成される可動子を開示している（要約）。【０００８】
特許文献２は、可動子に対して二方向の力を印加する構成を開示していない。また、可動子を浮上させる構成を開示していない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、二つのスイッチング素子を直列に接続した第一、第二及び第三の上下アームを有する電力変換装置と、制御対象と、該制御対象に対向する磁極歯と、該磁極歯に巻回した巻線と、を有する第一の負荷と、を備えるモータシステムであって、前記制御対象を介して第二の方向で対向する二つの磁極歯と、該磁極歯の一方又は両方に巻回した巻線と、を有する第二の負荷を有し、前記電力変換装置は、前記第一の負荷への出力により前記制御対象に第一の方向に対する力を付与し、前記第二の負荷への出力により前記制御対象に第二の方向に対する力を付与することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スイッチング素子の必要数を抑制しつつ、制御対象の多方向の位置制御が可能なモータシステムを提供できる。
上記以外の課題、構成、および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１のリニアモータシステムの模式図。
【図２】実施例１のリニアモータシステムの模式図。
【図３】実施例１のリニアモータシステムの模式図。
【図４】実施例１の可動子の位置と（ａ）電流波形の関係、（ｂ）推力の関係を示す図。
【図５】実施例１の電流の位相と永久磁石の位置との関係を示す図。
【図６】実施例１の可動子の位置と各相の電圧指令値の関係を示す図。
【図７】実施例１の可動子の位置と各相の線間電圧指令値の関係を示す図。
【図８】実施例１の可動子の前後方向位置の制御を行った場合の電圧指令値を示す図。
【図９】実施例１の可動子の前後方向位置の制御を行った場合の線間電圧を示す図。
【図１０】実施例１の可動子の上下方向位置の制御を行った場合の電圧指令値を示す図。
【図１１】実施例１の可動子の上下方向位置の制御を行った場合の線間電圧を示す図。
【図１２】実施例１の電圧指令値の他の例を示す図。
【図１３】実施例１のＷ相の電圧指令値が上下限に到達したときの電圧指令値を示す図。
【図１４】実施例１のＷ相の電圧指令値が上下限に到達したときの線間電圧を示す図。
【図１５】実施例１の制御部の構成及び入出力関係を示す図。
【図１６】実施例１の電圧指令値作成器の構成を示す図。
【図１７】実施例１の駆動用電機子の斜視図。
【図１８】実施例１の駆動用電機子の側面断面斜視図。
【図１９】実施例１の駆動用電機子と磁気浮上用電機子の斜視図。
【図２０】実施例１の駆動用電機子と磁気浮上用電機子の側面模式図。
【図２１】実施例１の磁気浮上用電機子及び可動子の正面模式図。
【図２２】実施例２の電力変換回路の電圧指令値を示す図。
【図２３】実施例２の電力変換回路の線間電圧を示す図。
【図２４】実施例３のリニアモータの３つの駆動用電機子、浮上用電機子、電力変換回路の接続関係を示す図。
【図２５】（ａ）３つの駆動用電機子それぞれに流れる対称三相交流電流、（ｂ）各駆動用電機子により可動子が受ける推力、を示す図。
【図２６】実施例３の３つの駆動用電機子に対する電圧指令値と、浮上用電機子が受ける電圧値ＶU+V+Wを示す図。
【図２７】実施例３の可動子及び各電機子の配列を示す側面模式図。
【図２８】実施例３の電圧指令値作成器のブロック図。
【図２９】実施例４の圧縮機の縦断面図。
【図３０】実施例４の圧縮機の密閉容器３を除いた斜視図
【図３１】実施例４の密閉容器を除いた水平断面の斜視図。
【図３２】リニアモータを搭載した圧縮機を有する機器の一例である実施例５の冷蔵庫の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、同様の説明は省略する。また、前後方向、上下方向、左右方向、をそれぞれ第一の方向、第二の方向、第三の方向と呼ぶことがある。
【実施例１】
【００１３】
モータシステムの一例であるリニアモータシステム１００は、電力変換回路１０５を備える電力変換装置１０１及びリニアモータ１０４を有する。電力変換装置１０１は、モータの一例であるリニアモータ１０４の可動子６を制御対象としている。リニアモータ１０４は、可動子６に対して推力を与える駆動用電機子９ａ及び磁気浮上力を与える浮上用電機子９ｂを有する。【００１４】
本実施例における第一の負荷は駆動用電機子９ａであり、第二の負荷９ｂは浮上用電機子９ｂである。以下、第一の負荷と第二の負荷を纏めて負荷と呼び、駆動用電機子９ａと浮上用電機子９ｂを纏めて電機子９と呼ぶ。【００１５】
［リニアモータシステム１００］
＜電力変換回路１０５＞
図１は、本実施例のリニアモータシステム１００の模式図である。インバータ１２１を介してリニアモータ１０４に出力される電流の流れ等を示している。
電力変換回路１０５は、インバータ１２１、直流電圧源１２０、ゲートドライバ回路１２３を有する。インバータ１２１は、６つのスイッチング素子１２２（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体スイッチング素子）を有している。各スイッチング素子１２２には、電力を直流電圧源１２０に還流する還流ダイオードが接続されている。スイッチング素子１２２は２つずつが直列に接続されている。直列接続している２つのスイッチング素子１２２を上下アームと呼ぶ。【００１６】
２つのスイッチング素子を繋ぐ導線には、接続点ＣＰ１−ＣＰ３から、リニアモータ１０４の駆動用電機子９ａ及び浮上用電機子９ｂ何れかに接続する導線がそれぞれ延びている。上下アームのスイッチング（ＯＮ−ＯＦＦ）を制御することで直流電圧源１２０からの入力を操作して、接続点ＣＰ１−ＣＰ３を介して出力する電流又は電圧を制御できる。電力変換回路１０５からの出力によって、リニアモータ１０４の巻線８に対して電流を印加することで、制御対象である可動子６の二方向の位置を制御できる。
以下、接続点ＣＰ１−ＣＰ３が属する各上下アームと、接続点ＣＰ１−ＣＰ３に接続している導線又はこの導線を流れる電流若しくは電圧を、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相と呼ぶ。【００１７】
スイッチング素子１２２は、後述する制御部１０２で生成される三相交流電圧指令値を基に、ゲートドライバ回路１２３が出力するパルス状のドライブ信号（１２４ａ〜１２４ｆ）に応じてスイッチング動作をする。以下では、ドライブ信号によって出力電圧値を指令制御するものとして説明するが、出力電流値を制御する場合でも同様に行うことができる。【００１８】
なお電力変換回路１０５の直流側にシャント抵抗１２５を付加した場合、過大な電流が流れた際にスイッチング素子１２２を保護するための過電流保護回路や、後述するシングルシャント電流検出方式などに利用できる。【００１９】
図１に示す電流検出手段１０７は、リニアモータ１０４または電力変換回路１０５に流れる三相の交流電流の内、二相に流れる電流を検出する。全相の交流電流を検出しても構わないが、キルヒホッフの法則から、三相のうち二相が検出できれば、他の一相は検出した二相から算出できる。【００２０】
リニアモータ１０４または電力変換回路１０５に流れる交流信号を検出する別方式として、例えば、電力変換回路１０５の直流側に付加されたシャント抵抗１２５に流れる直流電流から、電力変換回路１０５の交流側の電流を検出するシングルシャント電流検出方式がある。この方式は、電力変換回路１０５を構成するスイッチング素子の通電状態によって、電力変換回路１０５の各相の交流電流と同等の電流がシャント抵抗１２５に流れることを利用している。シャント抵抗１２５に流れる電流は時間的に変化するため、ドライブ信号１２４が変化するタイミングを基準に適切なタイミングで電流検出する必要がある。図示はしていないが、電流検出手段１０７に、シングルシャント電流検出方式を用いてもよい。【００２１】
＜電力変換回路１０５と電機子９との接続関係＞
図２は、本実施例のリニアモータシステム１００の模式図である。リニアモータ１０４は、電力変換回路１０５に接続した２つの電機子９（駆動用電機子９ａ，浮上用電機子９ｂ）を有する。本実施例では駆動用電機子９ａと浮上用電機子９ｂを１つずつ有するが、それぞれ２つ以上であっても良い。浮上用電機子９ｂは、可動子６の重心について、前側及び後側それぞれに設けられていると好ましい。【００２２】
電力変換回路１０５は、駆動用電機子９ａに対して、Ｕ相及びＶ相の線間電圧ＶU-Vを出力し、浮上用電機子９ｂに対して、Ｖ相及びＷ相の線間電圧ＶV-Wを出力する。駆動用電機子９ａ，浮上用電機子９ｂは、ともにコイル(巻線８)によるインダクタンスを有している。各電機子９の構造や巻線８の配置等の詳細は後述する。電力変換回路１０５に接続される機器（本実施例ではリニアモータ１０４）に応じて、負荷９を、インダクタンス、抵抗、キャパシタンス又はこれらの組合せにすることができる。【００２３】
図３は、本実施例のリニアモータシステム１００の模式図である。リニアモータシステム１００は、電力変換装置１０１と、リニアモータ１０４を有する。【００２４】
電力変換装置１０１は、電力変換回路１０５の出力電圧指令値を出力する制御部１０２と、電力変換回路１０５と、可動子６の前後方向位置を検出又は推定する位置検出部１０６と、可動子６の上下方向の位置（偏心）、又は前後方向若しくは左右方向の傾きを検出若しくは推定する偏心／傾き検出部１３５を有している。【００２５】
以下、リニアモータ１０４の電機子９及び可動子６の相対移動方向を「前後方向」と呼ぶ。制御部１０２は、位置検出部１０６と、偏心／傾き検出部１３５から可動子６の往復動位置や偏心／傾きの情報を得ることができる。なお、上下方向が必ずしも重力方向と平行である必要はなく、前後方向、左右方向又はそれ以外の方向が重力方向と平行であっても良い。【００２６】
制御部１０２が行う制御の詳細については後述する。本実施例の電力変換回路１０５は、６つのスイッチング素子１２２を用いて、駆動用電機子９ａ及び浮上用電機子９ｂへの出力を制御する。駆動用電機子９ａは可動子６の前後方向位置を制御し、浮上用電機子は可動子６の上下方向位置を制御することができる。【００２７】
可動子６は、例えば、駆動用電機子９ａに印加される正弦波交流電流により前後方向に対する力（推力）を受け、浮上用電機子９ｂに印加される正負可変直流電流により上下方向に対する力（磁気浮上力）を受ける。正負可変直流電流については後述する。【００２８】
＜リニアモータ１０４の構造の概要＞
図３に示すように、電機子９は、巻線８を巻回した磁極７を有している。磁極７は、空隙を介して互いに上下方向で対向している２つの磁極歯７０（例えば、図１８参照）を有する。可動子６は、この空隙に配されている。また、対向する磁極歯７０は、上面視で完全に重なる必要は必ずしもなく、前後方向又は左右方向に多少ずれて対向していても良い。駆動用電機子９ａは２つの磁極歯組（つまり４つの磁極歯）を有し、浮上用電機子９ｂは１つの磁極歯組（つまり２つの磁極歯）を有する。しかし、駆動用電機子９ａは１つ以上の磁極歯を有すれば特に制限されず、また、浮上用電機子９ｂは１組以上の磁極歯組を有すれば特に制限されない。【００２９】
可動子６には上下方向に磁化した平板状の永久磁石２が設けられている。それぞれ駆動用電機子９ａの磁極歯７０及び浮上用電機子９ｂの磁極歯組に対向可能な永久磁石２ａ，２ｂがそれぞれ１枚以上あれば特に制限されない。駆動用電機子９ａに対向する永久磁石２ａが複数枚設置されている場合は、これらはＮ極とＳ極が交互になるように並べられる。なお、永久磁石２ａの前後方向長さと永久磁石２ｂの前後方向長さは等しくできるが、永久磁石２ｂの方が長いと好ましい。こうすると、可動子６の前後方向運動長さを変えても可動子６への磁気浮上力の付与を安定して行える。なお、浮上用電機子９ｂの磁極歯７０の前後方向長さを、駆動用電機子９ａの磁極歯７０の前後方向長さより長くしても良い。【００３０】
［可動子６の駆動］
＜駆動用電機子９ａによる可動子６への推力（第一の方向の力）の付与＞
図４（ａ）は、可動子６の前後方向位置と駆動用電機子９ａに印加される電流波形の関係を示す図、図４（ｂ）は、これにより可動子６の永久磁石２に生じる推力を示す図である。可動子６の位置は、図５に示すように、基準とする駆動用電機子９ａの或る磁極歯７０ａに正対する位置の電気角を０、往復動の一方側の振幅長さをπ、反対側の振幅長さを−πとして表すことができる。なお、磁極歯７０ａに対向する磁極歯７０ｂの図示は省略している。【００３１】
可動子６の前後方向位置（位相）は、電気角一周期を２πとして表している。ここでは、位相が０のとき、磁極歯７０ａの中心は可動子６の永久磁石２ａｂのＮ極の中心と対向し、位相がπ／２のとき、磁極歯の中心は永久磁石２ａｂと永久磁石２ａｃの中間と対向している場合を例にして説明する。【００３２】
磁極歯７０ａに対向する永久磁石の極性は可動子６の位相に応じて異なる。この極性の変化に合わせた交流電流（本実施例では正弦波交流電流）を、駆動用電機子９ａに印加することで、可動子６は図４（ｂ）に示す半波整流したような推力を得る。すなわち、可動子６は前後方向（第一の方向）への力を得る。【００３３】
本実施例のリニアモータ１０４は同期式モータであり、図４の横軸を時間として観察しても良い。このとき、図４は、電流波形および推力の時間変化の図として解することができる。
これら可動子６への推力の付与は、公知の同期式モータ技術を適用できる。また、電機子９の上側の磁極歯７０ａと下側の磁極歯７０ｂの磁化極性は反対になるように構成しているため、下側磁極歯７０ｂと永久磁石２との関係は、図４，５と同様に説明できる。【００３４】
＜浮上用電機子９ｂによる浮上力（第二の方向の力）の付与＞
図３を参照しつつ、可動子６への浮上力の付与について説明する。浮上用電機子９ｂに対向する永久磁石２ｂの極性が、上方向にＮ極（すなわち、下方向にＳ極）であったとする。このとき、浮上用電機子９ｂの上側の磁極歯７０ａをＮ極、下側の磁極歯７０ｂをＳ極に磁化するように浮上用電機子９ｂへの出力電流を制御する。すなわち、浮上用電機子９ｂの上側磁極歯７０ｅ，下側磁極歯７０ｆそれぞれの磁化極性が、浮上用電機子９ｂと対向する永久磁石２の上側面，下側面それぞれの磁化極性と同じになるように出力電流を制御する。これにより、可動子６に対して、磁極歯７０ｅ、７０ｆの上下方向中間位置が安定となるポテンシャルを与えることができる。すなわち、可動子６は上下方向（第二の方向）への力を得る。これにより、可動子６は空隙に浮上する。浮上用電機子９ｂへの出力電流を一定に保つ（定電流にする）ことで、可動子６に外力が加わらない状態では可動子６の上下方向位置を安定化できる。【００３５】
ここで、可動子６が外乱により前後方向若しくは左右方向に傾いたり、又は上下方向に偏心した場合、可動子６の位置を補償又は制御する必要が生じる。このため、浮上用電機子９ｂへの出力電流の大きさや極性の制御が必要になる。すなわち、浮上用電機子９ｂへの出力は、大きさ及び極性を制御可能で、大きさ又は極性の変更時を除いて実質的に直流成分から成る出力信号であることが好ましい。以下、このような信号を「正負可変直流信号」と呼ぶ。本実施例の正負可変直流信号は、可動子６の偏心又は傾きが生じたことを受けて大きさ又は極性を変更する。【００３６】
可動子６の永久磁石２ｂの上下側それぞれに、浮上用電機子９ｂの対向する磁極歯７０が位置しているため、１つの線間電圧ＶV-Wを印加することにより、浮上用電機子９ｂの２つの磁極歯７０を磁化できる。これにより、可動子６に浮上力を与えることができる。なお、浮上用電機子９ｂに対向する永久磁石は、本実施例では永久磁石２ｂであるが、その他の永久磁石２を含んでも良い。【００３７】
＜推力及び磁気浮上力を与える電圧指令値＞
図６は、可動子６の前後方向位置に対する各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）への信号指令値の一例である電圧指令値（ドライブ信号）の関係を示す図である。各相共に、電圧指令値は周期が２πの正弦波交流であるが、Ｕ相およびＶ相は位相がπずれた逆位相の波形となっていて、Ｖ相とＷ相は同位相でオフセットが付加された波形である。【００３８】
図７は、電圧指令値から得た２つの線間電圧（Ｕ相とＶ相の電圧差ＶU-V、Ｖ相とＷ相の電圧差ＶV-W）を示す図である。この線間電圧が駆動用電機子９ａ及び浮上用電機子９ｂそれぞれに印加される。【００３９】
各相との接続関係を設定して上記のような線間電圧を得、また、各相へのドライブ信号を上記のような電圧指令値を得るように設定することで、６つのスイッチング素子１２２を備える電力変換回路１０５を用いて、２つの負荷それぞれに正弦波交流電圧と正負直流電圧を与えることができる。これにより、制御対象である可動子６の二方向（前後方向と、左右方向又は上下方向）の位置を制御できる。以下、詳細に説明する。なお、本実施例では可動子６の前後方向と上下方向を制御する場合を説明する。【００４０】
説明の便宜上、以下では、線間電圧ＶU-Vを第一線間電圧、ＶV-Wを第二線間電圧と呼称し、Ｕ，Ｖ及びＷ相それぞれを第一、第二及び第三の相と呼称することがある。【００４１】
本実施例では、３つの相の電圧指令値を次のように設定する。３つの相の内、第一及び第二の相の指令値を互いに逆位相にする。第三の相を、第一又は第二の相何れかに対してオフセットを加えた指令値にする。ここでは第三の相を、第二の相に対してオフセットを加えた指令値にした場合を説明する。【００４２】
第一の負荷である駆動用電機子９ａには、第一の相及び第二の相による第一線間電圧を与える。第二の負荷である浮上用電機子９ｂには、第二の相及び第二の相に対してオフセット分異なる第三の相による第二線間電圧を与える。【００４３】
このようにすることで、第一の負荷である駆動用電機子９ａに対して正弦波交流電流を印加して、可動子６の前後方向位置を制御できる。また、第二の負荷である浮上用電機子９ｂに対して電流を印加して、可動子６の上下方向位置を安定化させることができる。上下方向位置の安定化の原理の詳細は後述するが、スイッチング素子１２２のオンオフ切替えによって、第二の負荷に対する電流の出力を制御して、正負可変直流電流として制御できるから、可動子６の偏心（上下方向位置）や傾きを補償および制御できる。つまり、可動子６の前後方向位置の制御と上下方向の位置を独立に制御することが可能である。【００４４】
なお、図６の縦軸をドライブ信号のオンオフの比率（デューティー比）と見なしても全く問題ない。【００４５】
なお、本実施例の線間電圧は、スイッチング素子による電圧成形のため高調波成分が混入し得るが、ローパスフィルタを通過させることで電圧指令値に近づけることができる。例えば、第一線間電圧ＶU-Vを正弦波交流電圧として、第二線間電圧ＶV-Wを定電圧又は正負可変直流電圧として得ることができる。また、第一線間電圧により矩形波交流電流を印加しても良い。また、第二線間電圧により印加する電流は、定電流でも良い。この場合でも、可動子６の永久磁石が受ける力は磁極歯７０に近づくことで大きくなるので、可動子６の上下方向の偏心又は傾きを補償できる。【００４６】
＜可動子６の前後方向位置を制御するときの電圧指令値の変化＞
次に、可動子６の前後方向位置の制御を行った場合の電圧指令値について、図８と図９を用いて説明する。図８，９では、横軸を時間としているが、前述の通り、可動子への推力の付与は、公知の同期式モータ技術を適用することができるため、図６，７で説明した横軸が位相の場合と同様に考えることができる。例えば、５ｍｓの時点において、リニアモータ１０４の推力（回転モータの場合はトルク）を大きくする場合、後述する電圧振幅作成器１３１に入力する推力指令値を大きくすることで第一線間電圧の正弦波交流電圧の振幅を大きくし、駆動用電機子９ａに流れる電流を大きくする。また、例えば、１０ｍｓの時点において、リニアモータ１０４の推力の速度（回転モータの場合は回転速度）を大きくする場合は、後述する電圧振幅作成器１３１に入力する位置指令値の変化を大きくすることで第一線間電圧の正弦波交流電圧の周波数を高くする。【００４７】
図９は、図８の例での第一線間電圧および第二線間電圧を示す図である。図８および図９は、磁気浮上力が一定である場合の例であるため、第一線間電圧は、推力および速度によって変化するが、第二線間電圧は一定である。【００４８】
＜可動子６の上下方向位置を制御するときの電圧指令値の変化＞
一方、可動子６の上下方向位置の制御を行った場合の電圧指令値について、図１０と図１１を用いて説明する。具体的な制御構成例は後述するが、可動子６への浮上力の付与は、偏心あるいは傾きの指令値と検出値の差分を比例積分制御することができる。例えば、５ｍｓの時点において、可動子６に外力が加わり中心からずれた場合、第二線間電圧の正負可変直流電圧を大きくし、浮上用電機子９ｂに流れる電流を大きくする。これにより、浮上力を大きくでき、磁極歯７０ｅ、７０ｆの上下方向中間位置に戻すことができる。また、例えば、１５ｍｓの時点において、可動子６の位置が磁極歯７０ｅ、７０ｆの上下方向中間位置に収束したため、第二線間電圧の正負直流電圧を小さくする。なお、可動子６が傾いた場合にも、同様に電圧指令値を制御することにより、制御が可能である。【００４９】
可動子６に加わる力があまり変化しない場合には、第二線間電圧を一定としても良いが、無駄な電力の削減を考慮すると、比例積分制御器を用いて必要に応じて電流を変化させる制御構成とするのが望ましい。【００５０】
＜スイッチング素子１２２の発熱量を考慮した電圧指令値＞
図８〜図１１の説明では、可動子６の前後方向位置の制御と上下方向の位置を独立に制御することに重点を置いて説明したが、実際には、両制御を同時に行うことが多い。なぜなら、リニアモータ１０４の推力あるいは速度が大きくなる場合には、それに応じて可動子６が受ける反力も大きくなる。反対に、必要な浮上力が増加した場合には、リニアモータ１０４の負荷が増えている事が多いため、推力や速度も併せて増加させる。【００５１】
上記では、第一線間電圧の位相又は時間がゼロであるときを中心に対称正弦波となる場合を示したが、図１２に示した様に、ゼロ以外を中心に対称正弦波とすることも可能である。図６や図１２のデューティは、スイッチング素子１２２のＩＧＢＴとダイオードのＯＮ比率と見ることもできる。通常は、両者の熱抵抗は同じであるが、インバータ１２１の構成によっては、ＩＧＢＴとダイオードの熱抵抗に差がある場合もある。この場合は、熱抵抗が小さい方がＯＮする比率を上げることにより、発熱量を低減できる効果がある。図１２では、ＩＧＢＴの方が熱抵抗が小さい場合の例を示している。全相の電圧指令値をオフセットさせているため、第一線間電圧および第二線間電圧は変化しないが、ＩＧＢＴがオンする割合の方を増やすことができ、インバータ１２１の発熱量を低減することができる。【００５２】
＜電圧指令値の上下限を考慮した調整＞
本実施例では、平衡三相正弦波電圧でない電圧指令値が出力されるため、条件によってはどこかの相の電圧指令値だけが１を越えてしまう場合がある。駆動範囲をこの領域までとすることも可能であるが、電力変換回路の変換効率最大化の点ではまだ余裕がある。そこで、図１３に示すように、ある相（図１３の例ではＷ相）の電圧指令値が±１を超えた場合、超えた分を他の２相にオフセットすることで、動作範囲を拡大することができる。図１３の場合、正弦波の電圧指令値をとるべきＷ相が電圧指令値−１未満になれないため、波形が一部平坦になっている。このため、第二線間電圧ＶV-Wへの影響を回避すべく、同様にＶ相の電圧指令値を平坦にしている。このためさらに、第一線間電圧ＶU-Vへの影響を回避すべく、Ｕ相の電圧指令値にオフセットを加算している。【００５３】
［電圧指令値の作成］
＜制御部１０２＞
まず、座標軸の定義について説明する。本実施例では、可動子６に永久磁石２を有する永久磁石同期式リニアモータを用いているため、電力変換装置１０１で検出、推定、あるいは仮定する制御軸の位置と、実際の可動子６の位置は、基本的に同期しているとして説明する。但し実際には、加減速時や負荷変動時等の過渡状態において、制御軸の位置と可動子の位置にズレ（軸誤差）が生じる場合がある。軸誤差が生じた場合、リニアモータ１０４が実際に発生する推力が減少したり、リニアモータ１０４に流れる電流に歪みや跳ね上がりが生じたりすることもある。【００５４】
電力変換装置１０１内における処理では、リニアモータ１０４の位置情報を利用する。図５において、可動子６の永久磁石２の主磁束方向の位置をｄ軸とし、ｄ軸から正方向（紙面右方向）に電気的に９０度（電気角９０度）進んだｑ軸とからなるｄ−ｑ軸を定義する。このｄ−ｑ軸は可動子６上に固定した移動座標系である。【００５５】
図１５は、本実施例の制御部１０２の構成及び入出力関係を示す図である。制御部１０２の電圧指令値作成器１０３には、位置検出部１０７による位置検出値と、偏心／傾き検出部１３５による偏心あるいは傾きの値を入力する。【００５６】
＜電圧指令値作成器１０３＞
図１６は、電圧指令値作成器１０３の構成を示す図である。位置指令または推力指令値と位置検出値を電圧振幅作成器１３１に入力する。電圧振幅作成器１３１は、例えば比例積分制御を用いて、位置検出値が位置指令または推力指令値に一致するように、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を調整する。【００５７】
交流電圧指令値作成器１３２は、ｑ軸電圧指令値と位置情報を入力し、（１）式および（２）式のように、可動子の位置θｄに応じて位相がπずれた２相の正弦波電圧指令値（Ｖｕ＊およびＶｖ＊）を出力する。
〔数１〕  Ｖｕ＊＝ Ｖｑ＊×ｓｉｎθｄ・・・（１）
〔数２〕  Ｖｖ＊＝ Ｖｑ＊×ｓｉｎ（θｄ＋π）・・・（２）【００５８】
比例積分微分制御器１３３は、偏心／傾き検出部１３５による偏心あるいは傾きの値を入力し、これらの値が０になるように、ＰＩＤ制御を用いて磁気浮上電圧指令値Ｖｍ＊を出力する。磁気浮上電圧指令値Ｖｍ＊は加算器１３４でＶｖに加算し、Ｖｗ＊として出力する。なお、磁気浮上電圧指令値Ｖｍ＊はＰＩＤ制御の結果によっては負値となることもある。【００５９】
以上のように制御部１０２を構成することにより、可動子６を所望の位置あるいは推力で制御すると共に、可動子６の偏心あるいは傾きを０に制御することが可能になる。可動子６の位置指令値を磁極歯７０ｅ、７０ｆの上下方向中間位置以外とすることで、可動子６を偏心させた任意の位置に制御することも可能である。【００６０】
なお、線間電圧指令値を正弦波状に制御する構成について説明したが、方形波（パルス）状にしてもよい。【００６１】
以上の様にすると、二つの負荷にそれぞれ出力する正負可変直流電圧と、交流正弦波電圧等をそれぞれ独立に制御できる。【００６２】
［リニアモータ１０４の構成部材の詳細］
＜電機子９の構造＞
駆動用電機子９ａの構成について図１７〜図２１を用いて説明する。浮上用電機子９ｂは、駆動用電機子９ａのブリッジ１０から前後方向の一方側の構造と同様にできるため、駆動用電機子９ａについての説明と同様に説明できる。【００６３】
図１７は実施例１に係る駆動用電機子９ａの斜視図である。図１８は実施例１に係る駆動用電機子９ａの側面断面斜視図である。【００６４】
駆動用電機子９ａは上下方向及び前後方向にそれぞれ２つずつ配された合計４つの磁極７と、前後方向に並んだ磁極７の間に挿入されるブリッジ１０を有する。磁極７の前後方向の間隔はブリッジ１０の厚みにて規定することができる。【００６５】
２つの対向した磁極７は鉄心７ｅによって上下方向に接続している。磁極７は磁極歯７０を有しており、これにより、２つの磁極歯７０が空隙を介して上下方向で対向する。各磁極歯７０には巻線８が巻回されており、巻線８に電流を流すことにより磁極歯７０に磁性が生じる。【００６６】
磁極歯７０に巻かれた各巻線８は、対向あるいは隣接する磁極歯７０の極性が異なり、斜め向かいの磁極歯７０と同じ極性になるように、接続や巻方向が調整されている。例えば、図３，１８を参考にすると、上後側磁極歯７０ａがＳ極の場合、対向する下後側磁極歯７０ｂ及び隣接する上前側磁極歯７０ｃはＮ極に、斜め向かいの下前側磁極歯７０ｄはＳ極に磁化するようになっている。このように磁化させることで、駆動用電機子９ａには、上下方向及び左右方向に平行な面に、磁束のループ（図１８中、実線矢印）が形成される。また、ブリッジ１０を磁性体にすると、上下方向及び前後方向に平行な面にも磁束のループ（図１８中、破線矢印）が形成される。同様に、浮上用電機子９ｂには、上下方向及び左右方向に平行な面に磁束のループ）が形成される。【００６７】
＜巻線８の接続関係＞
駆動用電機子９ａの上下方向に対向する上側の巻線８ａ及び下側の巻線８ｂ、上側の巻線８ｃ及び下側の巻線８ｄ、並びに浮上用電機子９ｂの上下方向に対向する上側の巻線８ｅ及び下側の巻線８ｆは、それぞれ接続している。すなわち、巻線８ａ、８ｃ若しくは８ｅ、又は８ｂ、８ｄ若しくは８ｆのそれぞれ一方に電流を印加すると、他方にも電流が流れる。【００６８】
なお、電機子９が有する巻線８はそれぞれの磁極歯組を磁化すればよい。このためそれぞれの磁極歯組は、上側の巻線及び下側の巻線の一方だけを有してもよい。本実施例の様に磁極歯組に属する２つの磁極歯７０両方に巻線８を巻回すると、より大きい磁束を供給できる点で好ましい。なお、可動子６の重心の前側及び後側それぞれを支持する構成を設ければ、駆動用電機子９ａは、可動子６の上側又は下側一方のみに磁極歯を有するものであってもよい。可動子６を支持する構成は、浮上用電機子９ｂによる軸支持や、その他の軸支持構造を採用できる。その他の軸支持構造としては、例えば、リニアモータ１０４を搭載した圧縮機を製造する場合、可動子６に接続したピストンと、ピストンが摺動するシリンダを採用できる。【００６９】
＜浮上用電機子９ｂへの出力＞
浮上用電機子９ｂは、可動子６の上下方向で対向する２つの巻線８ｅ、８ｆが接続しているため、２つの巻線８ｅ、８ｆが第二の負荷９ｂに含まれる。上述したように、浮上用電機子９ｂの２つの磁極歯７０ｅ，７０ｆの磁化極性と、磁極歯７０ｅ，７０ｆに対向する永久磁石２ｂ上面及び下面の磁化極性が同じになるため、浮上用電機子９ｂへの出力の制御により、可動子６の上下方向位置を制御できる。すなわち、可動子６が上方向に変位しているときは、磁極歯７０ｅ，７０ｆ及び永久磁石２ｂを異極で対向させたり磁極歯７０ｅ，７０ｆへの出力電流を止めることができる。【００７０】
例えば、対向する永久磁石２と同極になるように浮上用電機子９ｂの２つの磁極歯７０ｅ，７０ｆに電流を流す場合は、可動子６と浮上用電機子９ｂには反発力が発生する。この場合は、受動的な制御とすることが可能なため、第二線間電圧の正負可変直流電圧の制御周期に制約がある場合において好適である。【００７１】
一方、対向する永久磁石と異極になるように浮上用電機子９ｂの２つの磁極歯７０ｅ，７０ｆに電流を流す場合は、可動子６と浮上用電機子９ｂには吸引力が発生する。この場合は、より積極的に浮上力を制御できるため、例えば、リニアモータ１０４に接続される外部負荷の特性も考慮し、可動子６の前後方向位置に応じて、可動子６の上下方向位置を制御したい場合や、可動子６に加わる上下方向の外力の平均値が小さい場合に、好適である。【００７２】
これらの制御は、図１０，１１を参照しつつ説明した制御と同様に線間電圧を制御することで行える。【００７３】
＜電機子９の配置＞
図１９は、駆動用電機子９ａと、磁気浮上用電機子９ｂの配置の一例を示す図である。図２０は、図１９の側面視における模式図である。本実施例のリニアモータ１０４は、駆動用電機子９ａと、浮上用電機子９ｂを前後方向に並べて配している。可動子６は、駆動用電機子９ａと浮上用電機子９ｂの磁極歯組の空隙にそれぞれ位置している。【００７４】
公知の同期式モータの技術を利用し、正弦波交流電流等、周波数成分を持つ交流電流を駆動用電機子９ａに印加することで可動子６に推力を与えることができる。また、正負可変直流電流や定電流を浮上用電機子９ｂに印加することで、可動子６に磁気浮上力を与えることができる。【００７５】
＜可動子６の偏心又は傾きの補償及び制御＞
図２１は浮上用電機子９ｂ及び可動子６の正面図である。図２１（ａ）に示すように、可動子６が上側に変位した場合、永久磁石２ｂと上側磁極歯７０ａの距離が短くなるため、永久磁石２ｂの上面（Ｎ極）と上側磁極歯７０ａに発生する磁性（Ｎ極）による反発力の方が、永久磁石２ｂの下面（Ｓ極）と下側磁極歯７０ｂに発生する磁性（Ｓ極）による反発力よりも大きい。そのため、可動子６は下方向に移動する。反対に、図２１（ｂ）に示すように、可動子６が下側に変位した場合、同様にして可動子６は上方向に移動する。この結果、磁気的にバランスが取れた略中間位置に保持される。すなわち、可動子６は磁気浮上し、磁気的に軸支持をすることが可能になる。これにより、摩擦損失を低減することができ、リニアモータ１０４を高効率で駆動することが可能になる。【００７６】
また、図２１（ｃ）に示した様に、可動子６は左右方向に対して傾く場合がある。このとき、傾いた永久磁石２の左右方向の端部での反発力に差が生じる。この結果、可動子６には反時計方向に力が加わり、最終的に水平に保持される。すなわち、可動子６の左右方向に対する傾きも浮上用電機子９ｂへの出力の制御によって制御及び補償できる。永久磁石２は左右方向に幅を有する平板形状であり、磁極歯組の上下方向の空隙長さは永久磁石２の左右方向長さより短いと好ましい。【００７７】
なお、永久磁石２が円環形状であると、可動子６の左右方向に対する傾きの補償及び制御が困難である。上述した特許文献１，２の構成では、永久磁石の形状を利用して制御対象の傾きを補償及び制御する構成は開示していない。【００７８】
なお、磁気浮上用電機子９ｂを前後方向に複数設けることで、可動子６の前後方向に対する傾きを補償及び制御できる。【００７９】
＜電力変換回路１０５の他の用途＞
電力変換回路１０５が交流電圧及び正負可変直流電圧（又は交流電流及び正負可変直流電流）を印加する対象は、リニアモータ１０４に限られない。リニアモータ１０４の場合は、上述した通り、可動子６の推力及び磁気浮上力を独立して制御できる。回転モータの場合は、例えば、回転力及び磁気浮上力を独立して制御できる。その他さまざまな用途に対して用いることができ、６つのスイッチング素子を利用して、制御対象の二方向における位置制御等を行うことができる。
【実施例２】
【００８０】
本発明の実施例２に係る電力変換回路１０５について説明する。実施例２の構成は、以下の点を除いて実施例１と同様にできる。【００８１】
図２２は、電力変換回路１０５の電圧指令値を示す図である。図２２に示すように、０からπの区間ではＵ相のデューティが１（つまりＵ相の上アームがオン状態を保持）で、Ｖ相が下に凸の正弦波状となり、πから２πの区間ではＶ相のデューティが１（つまりＶ相の上アームがオン状態を保持）で、Ｕ相が下に凸の正弦波状となる。Ｗ相は、Ｖ相にオフセットが付加された波形となる。【００８２】
すなわち、リニアモータ１０４の往復動の半周期に亘って、三つの相の内、第一の相がデューティ比１、第二の相及び第三の相が互いにオフセット分異なる正弦波形状のデューティ比となる。【００８３】
図２３は、図２２に示したＵＶＷ相の電圧指令値を二つの線間電圧（ＶUV、ＶVW）として示す図である。図２３に示すように、線間電圧で考えると、一つの正弦波交流電圧と一つの正負可変直流電圧が、一つの三相の電力変換回路から出力される。【００８４】
本実施例のように、デューティを０又は１に保つように制御すると、スイッチング損を抑制できる。したがって、実施例１と同様の効果を奏しつつ、消費電力を抑制できる。
【実施例３】
【００８５】
本発明の実施例３に係る電力変換回路１０５について説明する。実施例３の構成は、以下の点を除いて実施例１又は２と同様にできる。
図２４は、本実施例のリニアモータ１０４０の三つの駆動用電機子９ａ、浮上用電機子９ｂ、電力変換回路１０５の接続関係を示す図である。図中、駆動用電機子９ａをそれぞれコイル(巻線Ｕ，Ｖ，Ｗ相)で、浮上用電機子９ｂをコイル(巻線Ｍ相)で表している。【００８６】
三つの駆動用電機子９ａａ−９ａｃは、それぞれ電力変換回路１０５のＵＶＷ相に相当する上下アームに一方側が接続される。浮上用電機子（Ｍ相）は、駆動用電機子９ａａ−９ａｃのそれぞれの巻線の他方側が接続している中性点ＮＰと、電力変換回路１０５の直流電圧源１２０側に付加した分圧抵抗１３６による中性点ＢＰとに接続されている。【００８７】
駆動用電機子９ａａ−９ａｃには、図２５（ａ）に示す対称三相交流電流が印加されるため、中性点ＮＰの電圧は一定である。また、対称三相交流電圧により、駆動用電機子９ａａ−９ａｃは図２５（ｂ）に示す推力を可動子６に印加できる。【００８８】
分圧抵抗１３６は、分圧抵抗１３６の間である中性点ＢＰの電圧が、対称三相交流電圧による中性点ＮＰの電圧と略等しくなるように設定されている。図２４では、分圧抵抗１３６は２つであるが、中性点を形成すれば３つ以上の抵抗を用いてもよい。分圧抵抗１３６を構成する抵抗を複数個にすることにより、個々の抵抗にかかる電圧が小さくなるため、チップ抵抗などを用いて電力変換回路を小型化できる。【００８９】
インバータの制御では、直流電圧源１２０の電圧をＥｄｃとすると、直流電圧源１２０の中点を基準に、±Ｅｄｃ／２の電圧をＰＷＭ制御して出力すると考える事が多い。すなわち、インバータ１２１から平衡三相電圧を出力すると、リニアモータ１０４０の中性点電位は、直流電圧源１２０の中点となる。一方、図１２の様に、全相の電圧指令値をオフセットさせると、リニアモータ１０４０の中性点電位は直流電圧源１２０の中点と異なる。つまり、全相の電圧指令値のオフセットを変更することにより、直流電圧源１２０の中点に対し、リニアモータ１０４０の中性点電位を自由に高くしたり低くしたりすることが可能である。【００９０】
これにより、駆動用電機子９ａａ−９ａｃに印加される対称三相交流電圧の和にオフセットを加算することで、浮上用電機子（Ｍ相）９ｂへの出力信号を制御できる。例えば、磁気浮上力が必要な時間又は可動子位置ＯＳにおいて、駆動用電機子９ａａ−９ａｃのうち、一つ、二つ又は三つにオフセット電圧指令値を加えることで、図２６に示すように浮上用電機子９ｂに電圧ＶU+V+Wを印加できる。本実施例では、時間又は位置ＯＳから、全ての駆動用電機子９ａａ−９ａｃそれぞれの電圧指令値に同じ量のオフセットを加算している。【００９１】
なお、各電機子９は、例えば図２７に示すように、駆動用電機子９ａａ−９ａｃの一方側に浮上用電機子９ｂを配することができるが、これに限られず、両側それぞれや、駆動用電機子９ａａ−９ａｃ何れか２つの間に設けても良い。【００９２】
＜電圧指令値作成器１０３ａ＞
図２８は本実施例の電圧指令値作成器１０３ａのブロック図である。本実施例の交流電圧指令値作成器１３２では、（３）式から（５）式のように、可動子の位置θｄに応じて、２π／３の位相差を持つ三相の正弦波電圧指令値（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）を出力する。
〔数３〕  Ｖｕ＊＝ Ｖｑ＊×ｓｉｎθｄ・・・（３）
〔数４〕  Ｖｖ＊＝ Ｖｑ＊×ｓｉｎ（θｄ＋２π／３）・・・（４）
〔数５〕  Ｖｗ＊＝ Ｖｑ＊×ｓｉｎ（θｄ＋４π／３）・・・（５）【００９３】
比例積分微分制御器１３３から出力される磁気浮上電圧指令値Ｖｍ＊を三相の正弦波電圧指令値（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）に加算した結果（Ｖｕ＊＊，Ｖｖ＊＊，Ｖｗ＊＊）を出力する。【００９４】
本実施例によると、対称三相交流を用いることで、正弦波交流を受ける第一の負荷（駆動用電機子９ａ）が３つの場合でも同様の効果を奏することができる。
【実施例４】
【００９５】
次に、電力変換回路１０５を用いたリニアモータ１０４，１０４０を搭載した圧縮機について説明する。【００９６】
図２９は、密閉型圧縮機５０の縦断面図である。密閉型圧縮機５０は、圧縮要素２０と電動要素３０とが密閉容器３内に配置するレシプロ圧縮機である。圧縮要素２０及び電動要素３０は支持ばね４９によって密閉容器３内に弾性的に支持されている。【００９７】
圧縮要素２０はシリンダ１ａを形成するシリンダブロック１と、シリンダブロック１の端面に組み立てられるシリンダヘッド１６と、吐出室空間を形成するヘッドカバー１７とを備えている。シリンダ１ａ内に供給された作動流体はピストン４の往復動によって圧縮され、圧縮された作動流体は圧縮機外部に連通する吐出管へと送られる。
図３０は密閉型圧縮機５０の密閉容器３を除いた斜視図、図３１は密閉容器３を除いた密閉型圧縮機５０の水平断面の斜視図である。【００９８】
本実施例では、電動要素３０の可動子６の一端にピストン４が連結した構造をとっている。そのため、シリンダブロック１にはシリンダ１ａを一つ配置した構造としている。【００９９】
浮上用電機子９ｂの個数や位置は特に制限されないが、本実施例の浮上用電機子９ｂは、可動子６の他端側に位置している。可動子６の前後方向の重心に対して、ピストン４と浮上用電機子９ｂを互いに反対側に設けることで、可動子６をピストン４及び磁気浮上力によって効果的に支持できる。【０１００】
また、電動要素３０の一端側に圧縮要素２０を配置し、他端側にはエンドフレーム２５を配置している。シリンダブロック１およびエンドフレーム２５はガイドロッド２４を有しており、可動子６が磁極７と接触することを防ぐ構造となっている。【０１０１】
すなわち、可動子６はガイドロッド２４に沿って往復運動し、ガイドロッド２４は可動子６が往復運動方向と直交する向きに移動することを防止している。【０１０２】
本実施例の電動要素３０に、上述したリニアモータを適用することにより、電機子と可動子が上下方向において磁気的に均衡する位置（略中間位置）に保持されると同時に、前後方向を軸とした傾きも磁気的に均衡する位置（略平行）に保持される。【０１０３】
そのため、シリンダ１ａやガイドロッド２４で発生する摩擦損失の低減が可能になる。また、ガイドロッド２４を省略してもよい。【０１０４】
よって、本実施例によれば、信頼性が高く高効率な密閉型圧縮機を構成できる。
【実施例５】
【０１０５】
図３２は、リニアモータ１０４，１０４０を有する圧縮機を搭載した機器の一例である冷蔵庫６０の縦断面図である。密閉形圧縮機５０は、冷却器６６を備え、例えば温暖化係数の小さい自然冷媒Ｒ６００ａを用いた冷蔵庫６０に搭載されている。冷蔵室６２、上段冷凍室６３、下段冷凍室６４、野菜室６５からなる庫内空間は、密閉形圧縮機５０の駆動により冷凍サイクル（図示せず）を動作させることにより冷却される。【０１０６】
＜その他＞
本発明の電力変換回路は、上記したリニアモータの可動子を制御する信号（電圧や電流）を出力する用途に限られず、回転モータの回転子や回転モータを有するモータシステム等の様々なモータシステム、モータに限られず、制御対象の２つのパラメータを制御する用途に用いることができる。【０１０７】
上記で用いた対称三相交流は、それぞれの負荷が等しい平衡三相交流回路であると好ましい。【０１０８】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。【０１０９】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手続き等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、上記の各構成や機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現しても良い。【０１１０】
［本発明の他の技術的思想］
本発明は、次の技術的思想を包含する。
［思想１］
二つのスイッチング素子を直列に接続した第一、第二及び第三の上下アームを有する電力変換装置であって、第一の負荷に正弦波交流信号又は矩形波交流信号を出力し、第二の負荷に正負可変直流信号又は定信号を出力することを特徴とする電力変換装置。【０１１１】
思想１によれば、スイッチング素子の使用数を抑制しつつ、交流信号、及び正負可変直流信号若しくは直流信号を出力可能な電力変換装置を提供できる。【０１１２】
［思想２］
思想１に記載の電力変換装置と、該電力変換装置の前記第一の負荷及び前記第二の負荷に対する出力により制御可能な制御対象と、を有するモータシステムであって、前記第一の負荷への出力により、第一の方向に対する力を前記制御対象に付与し、前記第二の負荷への出力により、第二の方向に対する力を前記制御対象に付与することを特徴とするモータシステム。【０１１３】
思想２によれば、スイッチング素子の使用数を抑制しつつ、駆動力と姿勢制御のための力を制御対象に印加可能なモータシステムを提供できる。
【符号の説明】
【０１１４】
１…シリンダブロック、１ａ…シリンダ、２…永久磁石、３…密閉容器、４…ピストン、５…固定子、６…可動子（制御対象）、６ａ…永久磁石、６ｂ…可動子フレーム、７…磁極、７ｅ…磁極歯をつなぐ鉄心、８…巻線、９ａ…駆動用電機子（第一の負荷）、９ｂ…浮上用電機子（第二の負荷）、１０…ブリッジ、１１…スペーサ、１６…シリンダヘッド、１７…ヘッドカバー、２０…圧縮要素、２２…トップパッキン、２３…共振ばね、２４…ガイドロッド、２５…エンドフレーム、３０…電動要素、４０…吐出弁装置、４９…支持ばね、５０…密閉型圧縮機、７０…磁極歯、１００…リニアモータシステム、１０１…電力変換装置、１０２…制御部、１０３…制御部、１０４…リニアモータ、１０５…電力変換回路、１２０…直流電圧源、１２２…スイッチング素子、１２３…ゲートドライバ回路、１２４…ドライブ信号、１３１…電圧振幅作成部、１３２…交流電圧指令値作成部、１３５…偏心／傾き検出部、１３６…分圧抵抗。
【図１】
2016110948.tif 000003
【図２】
2016110948.tif 000004
【図３】
2016110948.tif 000005
【図４】
2016110948.tif 000006
【図５】
2016110948.tif 000007
【図６】
2016110948.tif 000008
【図７】
2016110948.tif 000009
【図８】
2016110948.tif 000010
【図９】
2016110948.tif 000011
【図１０】
2016110948.tif 000012
【図１１】
2016110948.tif 000013
【図１２】
2016110948.tif 000014
【図１３】
2016110948.tif 000015
【図１４】
2016110948.tif 000016
【図１５】
2016110948.tif 000017
【図１６】
2016110948.tif 000018
【図１７】
2016110948.tif 000019
【図１８】
2016110948.tif 000020
【図１９】
2016110948.tif 000021
【図２０】
2016110948.tif 000022
【図２１】
2016110948.tif 000023
【図２２】
2016110948.tif 000024
【図２３】
2016110948.tif 000025
【図２４】
2016110948.tif 000026
【図２５】
2016110948.tif 000027
【図２６】
2016110948.tif 000028
【図２７】
2016110948.tif 000029
【図２８】
2016110948.tif 000030
【図２９】
2016110948.tif 000031
【図３０】
2016110948.tif 000032
【図３１】
2016110948.tif 000033
【図３２】
2016110948.tif 000034
【国際調査報告】
2016110948.tif 000035
2016110948.tif 000036
2016110948.tif 000037