(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに取り付けられる固定子と、回転軸に固定された回転子と、前記回転軸を支持する軸受と、前記軸受が取り付けられるエンドブラケットを有する回転電機を備え、
該回転電機の固定子に駆動電流を供給する電力変換装置と、該電力変換装置を介して前記回転電機を制御する制御基板と、を前記ハウジングの外周部に配置した回転電機組立体であって、
前記電力変換装置内に該電力変換装置と前記ハウジングが接触する領域に温度検出器を備え、
前記制御基板は、前記温度検出器により検出された温度に応じて前記回転電機の制御方法を変更することを特徴とする回転電機組立体。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記ハウジングの外周に、端子箱を備え、
該端子箱の中にノイズフィルタを内蔵したことを特徴とする回転電機組立体。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記ハウジングにおいて、前記電力変換装置が配置される平面部を有し、
該平面部は、その他の部分に比べて薄いことを特徴とする回転電機組立体。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記電力変換装置は、前記ハウジングの回転軸方向において、その中心位置が、前記回転電機の固定子の中心位置となるように配置されていることを特徴とする回転電機組立体。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記制御基板は、前記温度検出器により検出された温度を前記ハウジングの温度勾配を考慮した温度に補正し、その補正値に基づいて制御を行うことを特徴とする回転電機組立体。
【請求項６】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記制御基板は、前記回転電機の周囲温度が所定の値より高い場合には、該回転電機の発熱を抑制するよう制御を行うことを特徴とする回転電機組立体。
【請求項７】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記制御基板は、前記回転電機の周囲温度が所定の時間における平均値より高い場合には、該回転電機の発熱を抑制するよう制御を行うことを特徴とする回転電機組立体。
【請求項８】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記制御基板は、前記回転電機の周囲温度が所定の値より低い場合には、該回転電機の運転音を抑制するよう制御を行うことを特徴とする回転電機組立体。
【請求項９】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記制御基板は、前記回転電機の周囲温度が所定の時間における平均値より低い場合には、該回転電機の運転音を抑制するよう制御を行うことを特徴とする回転電機組立体。
【請求項１０】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記制御基板は、前記回転電機の周囲温度を基に、前記電力変換装置が出力する出力電圧のパルス幅変調のスイッチング周期であるキャリア周波数を変更することを特徴とする回転電機組立体。
【請求項１１】
請求項１に記載の回転電機組立体であって、
前記制御基板は、前記回転電機の周囲温度を基に、前記電力変換装置が出力する出力電圧のパルス幅変調の周波数変調方式を変更することを特徴とする回転電機組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ポンプの駆動を始めとする各種機器の駆動に用いられる回転電機および回転電機組立体に係り、特に回転電機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、屋外に単独で設置されるポンプでは、気温（周囲温度）による影響を受けやすく、さらには単独で設置され遮蔽物がないため、運転音が静かであることが求められる。特に、気温が上がり場所によっては直射日光により回転電機が温められる昼間は、回転電機の温度上昇を抑制する必要があり、逆に、周囲の暗騒音が下がる夜間は、回転電機の運転音を低く抑える必要がある。
【０００３】
本技術分野の背景技術として、特開２０１４−２０７６４号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、ヒートポンプ給湯器において、時計（タイマユニット）を設け、時刻に合わせたヒートポンプユニットの制御を行う方法が開示されている。また、特開２０１２−１０４９０号公報（特許文献２）には、演算処理装置の内部情報のみを使用しインバータ部品の温度上昇を演算推定する方法が開示されている。
【０００４】
さらに、一般的にキャリア周波数（後述の電力変換装置が出力する出力電力のパルス幅変調周期の周波数）を下げることにより、回転電機を制御する電力変換装置での発熱量を低減できることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２０７６４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０４９０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、特許文献１では、時計（タイマユニット）を用いなければならず、時計を常に通電させるか、或いは電池やバッテリを備えておく必要がある。電池を備えた場合においても、電池が寿命を迎えた場合に停電が発生すると時刻情報が失われる恐れがある。従って、時計を用いずに昼夜判断して回転電機の制御方法を変更することが考えられる。昼夜判断の一つとして外気温を用いての判断が可能である。
【０００７】
一方、特許文献２では、インバータ部品の温度上昇を推定できるが、外気温を把握するためには別途、外部に専用の温度センサを設ける必要がある。
【０００８】
本発明は、上述した従来技術における課題に鑑みて達成されたものであり、外気温を取得するための部品構成を低減しつつ、周囲温度に応じて回転電機の制御方法を変更することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、その一例を挙げるならば、ハウジングと、ハウジングに取り付けられる固定子と、回転軸に固定された回転子と、回転軸を支持する軸受と、軸受が取り付けられるエンドブラケットを有する回転電機を備え、回転電機の固定子に駆動電流を供給する電力変換装置と、電力変換装置を介して回転電機を制御する制御基板と、をハウジングの外周部に配置した回転電機組立体であって、電力変換装置内に電力変換装置とハウジングが接触する領域に温度検出器を備え、制御基板は、温度検出器により検出された温度に応じて回転電機の制御方法を変更するように構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、温度情報を取得するための部品構成を低減し、回転電機の温度をもとに周囲温度を把握することを可能とし、周囲温度に応じて回転電機を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における屋外設置ポンプ駆動用の回転電機組立体の全体構成を示す外観斜視図である。
【図２】実施例１における回転電機組立体のカバー内に内蔵される回転電機部分の全体構造を示す展開斜視図である。
【図３】実施例１における回転電機組立体をカバー内に収納する際の各部を示す展開斜視図である。
【図４】実施例１における回転電機組立体において、ハウジングに取り付ける電力変換装置と固定子との位置関係の他の例を説明する一部切断斜視図である。
【図５】実施例１における電力変換装置の回路構成図である。
【図６Ａ】実施例１から４における制御基板（制御回路）に記憶するデータ内容のうち揮発性メモリの内容を示す図である。
【図６Ｂ】本実施例１から４における制御基板（制御回路）に記憶するデータ内容のうち不揮発性メモリの内容を示す図である。
【図７】実施例１から４におけるポンプを例にしたメイン制御処理フローを示す図である。
【図８】実施例１における温度測定処理フローを示す図である。
【図９】実施例１における運転状態測定処理フローを示す図である。
【図１０】実施例１における温度判定処理フローを示す図である。
【図１１】実施例１における温度勾配に関する説明図である。
【図１２】実施例１における距離と温度低下量の関連を示す図である。
【図１３】実施例１における時刻設定処理フローを示す図である。
【図１４】実施例１におけるモータ制御設定処理フローを示す図である。
【図１５】実施例２におけるモータ制御設定処理フローを示す図である。
【図１６】実施例４におけるモータ制御設定処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
本実施例は、回転電機に電力変換装置や各種の回路基板、コンデンサ、ノイズフィルタ等が一体に構成された回転電機組立体を例に説明する。これらの回転電機組立体は、例えば屋外設置ポンプの駆動用などに用いられる。そして、周囲温度に応じた回転電機の温度上昇抑制運転と運転音を低く抑える静音運転の制御方法変更について説明する。
【００１４】
図１は本実施例における屋外設置ポンプ駆動用の回転電機組立体の全体構成を示す外観斜視図である。図１において、１０は回転電機本体の外周を覆うカバーを示しており、略円筒形状の外形を備えている。このカバー１０は、板状の共振抑制材料を、例えば押圧加工等を行って所定の形状に形成されている。より具体的には、カバーの内側に吸音材、防音材、制振材、防振材等を取り付けることによって、騒音や振動の抑制が可能である。
【００１５】
上記カバー１０の軸方向における一方の端部（図の奥側）には、後にも説明する遠心ファン５８を内蔵する冷却ファンカバー２０が取り付けられる。また、他方の端部（図の手前側、負荷側）には、以下に述べる回転電機のエンドブラケット１１が取り付けられている。更に、上記カバー１０の外周面には、後にも説明する電力変換装置を収納した電力変換装置用ケース３０や、ノイズフィルタを内蔵した端子箱４０が、それぞれ、取り付けられている。
【００１６】
図２は、本実施例における上記カバー１０内に内蔵される回転電機５０の構成を示す展開斜視図である。図２は永久磁石式回転電機の例を示している。図２において、５１は、略円筒状のハウジング（又は、フレームとも言う）を示しており、このハウジング５１は、伝熱性（熱伝導性）に優れたアルミニウム等の材料を押し出すことにより形成されている。また、このハウジング５１は、図にも示すように、その外周表面の全体には、円筒形の回転軸に沿って並列に延びた多数の冷却フィン５２Ｌ、５２Ｓを形成している。また、このハウジング５１の外周表面の一部（図では、上部）には、上述した電力変換装置用ケース３０を取り付けるための比較的大きな面積の取り付け用平面部５３を形成しており、その周囲には、水平方向に、比較的大きい（長く延びた）冷却フィン５２Ｌを形成している。
【００１７】
なお、この円筒状のハウジング５１の内部には、上記永久磁石式回転電機の電機子を構成する固定子５４が挿入して固定されると共に、当該固定子５４の円筒状の内部空間内には、複数の永久磁石を円筒状に配置して構成された回転子（ロータ）５５が挿入され、所定の隙間を介して、回転自在に取り付けられている。また、５６は、上記回転子（ロータ）５５と一体に形成された回転軸（シャフト）であり、回転電機の回転駆動力を、当該軸を介して、例えば、ポンプ等の被駆動機器に伝達する。また、５７は、上述したエンドブラケット１１とは反対側において、ハウジング５１の端部に取り付けられたエンドブラケットであり、さらに、５８は、当該エンドブラケット５７の外側で上記回転軸（シャフト）５６に取り付けられる遠心ファン（冷却ファン）を示している。なお、図示しない軸受がエンドブラケットに取り付けられており、回転軸は軸受で支持されている。
【００１８】
図３は、上述した回転電機５０を図１に示したカバー１０の内部に収納する際の各部を示す展開斜視図である。図３において、回転電機５０は、そのハウジング５１の外周表面の一部、例えば、図の例では、下部周辺の比較的短い冷却フィン５２Ｓが形成されている部分には、その外形断面が略円弧上形成された制御基板用ケース６０や平滑コンデンサ用ケース７０が取り付けられ、その後、上記カバー１０の内部に挿入される（図の矢印を参照）。また、ハウジング５１の取り付け用平面部５３には、カバー１０の一部に設けられた開口部５１１を介して、インバータを構成する発熱素子であるパワースイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴなど）や温度検出器を一部に備えた電力変換装置３１が取り付けられる。そして、その保護のための電力変換装置用ケース３０が外側から取り付けられる。さらに、ハウジング５１の外周表面の一部には、上述した端子箱４０が取り付けられる（図の矢印を参照）。そして、ハウジング５１の他の端部（図の左端）には、上述した冷却ファンカバー２０が取り付けられる。また、２１は、当該冷却ファンカバー２０の壁面の略中央部に、多数、メッシュ状に形成した、外部の空気を取り入れるための小孔を示している。
【００１９】
即ち、上述した回転電機本体やその周辺装置をも含めた回転電機組立体によれば、回転電機の運転に伴って回転する回転軸（シャフト）５６により、その先端に取り付けられた遠心ファン５８が回転し、外部からの空気がカバー１０の内部に導かれ、ハウジング５１の外周表面に多数形成された冷却フィン５２Ｌ、５２Ｓの間を流れて熱交換を行う（図２の白抜きの矢印を参照）。その後、他端のエンドブラケット１１との間の隙間を通って外部に流出する。即ち、遠心ファン５８の回転により生じる空気流により、その外周表面に冷却フィン５２Ｌ、５２Ｓが多数形成されたハウジング５１が冷却される。
【００２０】
なお、電力変換装置３１は、上述したように、回転電機の発熱を外部に排出するために、固定子（ステータ）５４の外周に一体に設けたハウジング５１の一部、即ち、その取り付け用平面部５３に直接的に取り付けられる。これにより、電力変換装置３１は、伝熱性に優れた材料で形成されたハウジング５１と熱的に一体となり、電力変換装置３１の内部にある温度検出器で、電力変換装置３１自身の温度とハウジング５１の温度を一体管理出来る。
【００２１】
特に、上述の実施例では、電力変換装置３１が配置される円筒状のハウジング５１の上部に形成した取り付け用平面部５３の周辺は、その他の部分に比べて薄くなっていることから、電力変換装置３１とハウジング５１とがより熱的に一体となる。
【００２２】
また、上述したように、本実施例によれば、制御基板用ケース６０やコンデンサ用ケース７０についても、ハウジング５１の外周表面の一部に取り付けられていることから、これらのケースの内部における発熱も、上記と同様に、ハウジング５１の外周に形成した冷却フィン５２Ｌ、５２Ｓを介して、効率的に外部へ排出することが可能となる。
【００２３】
なお、この制御基板用ケース６０とは、その内部に、制御用のコントローラ（制御基板、制御回路、制御用マイコン）と共に、通信用のインターフェース基板を内蔵し、その内部に樹脂材等を注入したものであり、耐環境性や耐衝撃性にも優れたものである。そして、この制御基板用ケース６０を回転電機の一部に取り付けることによれば、屋外設置ポンプの駆動制御と共に、無線／有線による外部との通信機能をも可能となる。また、これによれば、例えば、制御基板に、圧力センサ、流量センサ等を搭載すれば、これらの量をフィードバック信号として自動制御を可能とし、更には、サポートセンサに伝達（通信）することにより、集中管理や統合省エネモニタシステム等も実現可能となる。即ち、これにより、屋外設置ポンプの運転管理や省エネ運転などが可能となると共に、遠隔監視制御や集中管理、更には、複数のポンプによるシステム化をも実現することが可能となる。
【００２４】
また、コンデンサ用ケース７０とは、その内部に、上記電力変換装置３１のインバータ回路の一部（部品）を構成する平滑コンデンサを収容したものであり、上記と同様に、その内部に樹脂材等を注入することにより、耐環境性や耐衝撃性を図っている。また、インバータの一部を構成するＤＣリアクトルは、本実施例では、上記電力変換装置３１の一部に組み込まれているものとして説明したが、このＤＣリアクトルについても、同様に、専用ケース内に内蔵してハウジング５１の外周表面の一部に取り付けてもよい。
【００２５】
図４は、本実施例における回転電機組立体において、ハウジングに取り付ける電力変換装置と固定子との位置関係の他の例を説明する一部切断斜視図である。図４に示すように、  上記実施例に代えて、例えば、電力変換装置３１における発熱部（図のメッシュ部）Ｈが、上記円筒形状のハウジング５１の取り付け用平面部５３上で、その回転中心軸上において、回転電機側の発熱部である固定子５４の中心部（図に破線Ｂで示す）の位置と一致するように配置する。すなわち、ＢとＨが一致する位置になるように固定子５４を挿入する。そして、電力変換装置３１とハウジング５１が接触する領域に温度検出器を設置して制御すれば、電力変換装置３１とハウジング５１がより熱的に一体となり、正確な温度制御が可能となる。
【００２６】
図５は本実施例における電力変換装置３１の回路構成図を示す。入力される交流電力は順変換器１で直流電力に変換される。変換された直流電力は、平滑コンデンサ２により平滑された後に、パワースイッチング素子により構成される逆変換器３にて任意の周波数の交流電力に変換されて回転電機５０に供給される。逆変換器は駆動回路８により駆動される。また、温度検出器９を有し、温度検出器９で検出された温度情報は制御回路５に入力され、駆動回路８は温度情報を加味した制御回路５からの指令により制御され、速度の増減を行う。制御回路５に接続された操作表示部７により各種設定を行うことができる。
【００２７】
なお、平滑コンデンサ２は、コンデンサ用ケース７０に格納され、制御回路５は、制御基板用ケース６０に収納され、構造上は電力変換装置用ケース３０とは離れた位置に配置される。
【００２８】
図６Ａ、図６Ｂには制御基板内における制御回路内の記憶部に記憶する、揮発性メモリの内容と不揮発性メモリの内容を示す。尚、制御基板内に記憶部を持たず、外部に記憶装置を取り付けて代用しても差し支えない。
【００２９】
図６Ａは記憶部のうち揮発性メモリに記憶する内容である。  図６Ａにおいて、揮発性メモリの１００１番地には現在のキャリア周波数ＣＨＮを記憶する。キャリア周波数とは、電力変換装置が出力する出力電圧のパルス幅変調のスイッチングの周期のことであり、キャリア周波数が高いほど運転音が静かになる代わりに、発熱量が増えるというデメリットがある。特にキャリア周波数を人間の可聴域を超える１５ｋＨｚや２０ｋＨｚに設定することで、モータの運転音が聞こえなくなり、運転音を大きく低減させることができる。１００２番地にはインバータが回転電機に対し現在指令している速度（出力している運転周波数）ＨｚＮを記憶し、１００３番地には現在のインバータの出力電流値（回転電機の負荷電流値）ＡｍＮを記憶する。ＨｚＮとＡｍＮからインバータの負荷状態を推定することが可能である。１００４番地には温度検出手段より検出された値を、現在の温度検出値ＴｅＮとして記憶する。１００５番地は本実施例では使用しない。
【００３０】
１００６番地には温度測定周期管理タイマの残り時間ＴＮ１を記憶する。１００７番地には運転状態測定周期管理タイマの残り時間ＴＮ２を記憶する。１００８番地には後述する時刻設定処理で設定する、現在の時刻（午前０時からの経過時間）ＴｉＮを記憶する。１００９番地には温度測定を開始してからの経過時間ＴｅＳを記憶する。
【００３１】
回転電機およびインバータの温度は、温度を検出した瞬間の負荷ではなく、それまでの負荷状態の積算によって変化する。そのため、１１０１番地には運転状態測定周期で測定される指令速度の積算値ＨｚＳを記憶し、１１０２番地には積算値ＨｚＳを後述する平均化回数ＡｖＣで除した値（平均値）である平均のインバータ駆動周波数であるＨｚＡを記憶する。電流値についても同様に、１２０１番地には運転状態測定周期で測定される出力電流値の積算値ＡｍＳを記憶し、１２０２番地には積算値ＡｍＳを平均化回数ＡｖＣで除した値（平均値）ＡｍＡを記憶する。
【００３２】
１３０１番地には、温度測定周期に達した場合に、後述する温度判定処理を実行する為の判断フラグＴｅＦを記憶する。ＴｅＦが０の場合は温度判定処理を実行せず、ＴｅＦが１の場合は温度判定処理を行う。
【００３３】
図６Ｂは記憶部のうち不揮発性メモリに記憶する内容である。図６Ｂにおいて、不揮発性メモリの２００１番地には温度勾配計算を行なうか否かを判断するフラグＳＬＴを記憶する。ＳＬＴが０である場合には温度勾配計算を行なわず、ＳＬＴが１である場合には温度検出器が検出した値に温度勾配計算の結果を加えたものを現在の温度検出値とする。２００２番地には部品材質により変化する温度勾配係数ＴＧを、２００３番地には発熱部の中心と、温度検出器による測定地点（温度検出部）との距離ＤＳを記憶する。２００４番地には温度勾配係数ＴＧと距離ＤＳより計算にて求められる温度低下量ＴＸを記憶する。
【００３４】
２０１１番地から２０１３番地にはキャリア周波数を記憶する。時刻を把握し、夜間は運転音を下げるためにキャリア周波数を高くし、逆に日中の外気温が高く、冷却を優先すべき時間帯にはキャリア周波数を低めに設定することで温度上昇を抑制するため、２０１１番地には夜間のキャリア周波数ＣＨＬを記憶し、２０１２番地には通常のキャリア周波数ＣＨＤを記憶し、２０１３番地には日中のキャリア周波数ＣＨＭを記憶する。
【００３５】
２０２１番地には回転電機の冷却能力（冷却ファンの冷却能力）ＣｏＫを記憶する。回転電機の回転数（インバータの指令速度）に応じて冷却ファンの回転数も変化し、ある回転数範囲では定数ｋ１を用いて、冷却量を下記（式１）として近似表現することができる。
【００３６】
ＨｚＡ3  ×  ＣｏＫ  ×  ｋ１  ・・・  式１
なお、使用回転数範囲全体において、より正確に、高次式での近似やこれらを実測に基づいて補正した式、データテーブルなどを使用してもよい。
【００３７】
２０２２番地には回転電機の温度上昇係数（負荷電流に対する温度上昇量）ＷａＫを記憶する。回転電機およびインバータの温度上昇は、出力電流値（負荷電流値）により変化し、定数ｋ２を用いて、温度上昇量を、下記（式２）として近似表現することができる。
【００３８】
ＡｍＡ２  ×  ＷａＫ  ×  ｋ２  ・・・  式２
なお、より正確に、高次式での近似やこれらを実測に基づいて補正した式、データテーブルなどを使用してもよい。
【００３９】
２０３１番地には温度測定周期管理タイマの設定時間（温度を測定する周期）ＴＭ１を記憶する。２０３２番地には運転状態測定周期管理タイマの設定時間（運転状態を測定する周期）ＴＭ２を記憶する。２０３３番地には温度測定を開始して時刻を判定するまでの設定時間ＴｅＴを記憶する。
【００４０】
２１０１番地には指令速度、出力電流値を平均化する回数ＡｖＣを記憶する。温度の測定間隔ＴＭ１が十分に長い場合には平均化回数ＡｖＣは温度を１回測定する間に、指令速度および出力電流値を測定する回数と同等に設定するのが良い。温度の測定間隔ＴＭ１が短い場合には平均化回数ＡｖＣは温度を１回測定する間に、指令速度および出力電流値を測定する回数以上に設定するのが良い。制御を容易にする観点からは、平均化回数ＡｖＣは温度を１回測定する間に、指令速度および出力電流値を測定する回数と同等に設定し、測定回数が平均化回数ＡｖＣに達した際に温度検出値ＴｅＮ、指令速度および出力電流の平均値ＨｚＡ、ＡｍＡを記憶し、指令速度および出力電流値の積算値ＨｚＳ、ＡｍＳをリセットするのが望ましい。
【００４１】
３０１１番地には１回目の温度検出時（時刻１）において後述する温度判定処理で判定した判定温度（周囲温度）Ｔ０１Ｔを、３０１２番地には時刻１における指令速度Ｔ０１Ｈを、３０１３番地には時刻１における出力電流値Ｔ０１Ａを記憶する。
【００４２】
本実施例では温度測定周期ＴＭ１を６０（６０分＝１時間）とし、７２回の温度検出（４３２０分＝７２時間＝３日間）を行うため３７２３番地まで各時刻における判定温度、指令速度、出力電流値を記憶する。特に屋外設置においては天候（日照）による気温の変化が大きいため、天候に左右されず正確に時刻を割り出すよう７２回の測定を行うのである。よって、測定時間（周期×回数）は大きい方が望ましいが、初回の時刻設定までの時間を考慮すると３日程度が望ましい。初回の時刻判定の後も周期的に各時刻における判定温度、指令速度、出力電流値を記憶し、時刻判定を実施し、前回の判定時刻との平均値を新しい判定時刻とすることで、より正確な時刻の把握が可能となる。ただし、曜日の判定まで行うことを目的とする場合には１００８０分（＝１６８時間＝７日間）の測定が必要となる。
【００４３】
４００１番地には温度上昇抑制を優先する１回目の時間帯（例えば朝）の開始時刻ＰＴ１Ｓを記憶し、４００２番地には温度上昇抑制を優先する１回目の時間帯の終了時刻ＰＴ１Ｅを記憶する。４００３番地には温度上昇抑制を優先する２回目の時間帯（例えば夕方）の開始時刻ＰＴ２Ｓを記憶し、４００４番地には温度上昇抑制を優先する２回目の時間帯の終了時刻ＰＴ２Ｅを記憶する。逆に、４１０１番地には運転音の低減を優先する１回目の時間帯（例えば夜間）の開始時刻ＳＴ１Ｓを記憶し、４１０２番地には運転音の低減を優先する１回目の時間帯の終了時刻ＳＴ１Ｅを記憶する。４１０３番地には運転音の低減を優先する２回目の時間帯（例えば昼過ぎ）の開始時刻ＳＴ２Ｓを記憶し、４１０４番地には運転音の低減を優先する２回目の時間帯の終了時刻ＳＴ２Ｅを記憶する。正確に外気温の変化に合わせた時間帯設定を行う場合には、温度測定周期を設定したい時間幅の半分以下とするのが望ましいが、周囲温度は急激に変化するものではないので、温度測定周期は３０分ないし６０分程度の周期で十分である。
【００４４】
５００１番地には時刻判断が完了していることを示すフラグＴＪｕを記憶する。後述するモータ制御設定処理はＴＪｕが１である（時刻判定が完了している）ことを確認した後に実行する。
【００４５】
図７は本実施例におけるポンプを例にしたメイン制御処理フロー図である。図７において、まず１００ステップで各種機能の初期化処理を行い、以下３００ステップから８００ステップの各制御を繰り返し実行する。３００ステップでは温度測定処理を行い、温度測定を行う周期に達した場合、温度判定処理を実行するよう処理を行う。４００ステップでは運転状態測定処理を行い、運転状態を測定する周期に達した場合、指令速度と出力電流値を記憶する処理を行う。５００ステップでは温度判定処理を行い、温度検出値と指令速度と出力電流値より判定温度（周囲温度）を算出し、記憶する。
【００４６】
６００ステップでは時刻設定処理を行い、複数回の温度判定結果（複数の判定温度）の関係性より時刻を推定し、設定する。７００ステップでは設定された時刻と、予め記憶された温度上昇抑制を優先する時刻、あるいは運転音の低減を優先する時刻とを比較し、現在の時刻が通常時からモータの制御方法が変化させる時間帯においてはモータ制御を変更する処理を行う。
【００４７】
８００ステップではポンプ制御処理を行う。７００ステップのモータ制御設定により、同じ回転数（周波数）での運転においてもより温度上昇を抑え、あるいはより運転音を低減し、給水を行う。
【００４８】
図８は本実施例における温度測定処理３００の処理フロー図である。図８において、３１０ステップで温度測定周期管理タイマの残り時間ＴＮ１が０になっているか判定を行い、ＴＮ１が０であれば３１１ステップへ進む。３１１ステップで温度検出器が検出した温度を現在の温度検出値ＴｅＮに記憶し、３１２ステップで温度判定処理の実行フラグＴｅＦを１（実行）に設定する。３１３ステップで温度測定周期管理タイマの残り時間ＴＮ１に、温度測定周期管理タイマ設定値ＴＭ１を設定し、メイン制御フローに戻る。３１３ステップでＴＮ１にＴＭ１を設定するのは再び周期ＴＭ１の時間後に温度測定を行うためである。
【００４９】
３１０ステップで温度測定周期管理タイマの残り時間ＴＮ１が０になっていなかった場合には、３１４ステップで温度測定周期管理タイマの残り時間ＴＮ１をカウントダウンし、記憶する。その後、メイン制御フローに戻る。
【００５０】
図９は本実施例における運転状態測定処理４００の処理フロー図である。図９において、４１０ステップで運転状態測定周期管理タイマの残り時間ＴＮ２が０になっているか判定を行い、ＴＮ２が０であれば４１１ステップへ進む。４１１ステップでインバータが回転電機に対し現在指示している速度（指令速度、出力周波数）ＨｚＮを記憶し、４１２ステップでＨｚＮを指令速度の積算値ＨｚＳに加算し、ＨｚＳを更新する。４１３ステップでインバータが回転電機に対し現在出力している電流値（負荷電流値）ＡｍＮを記憶し、４１４ステップでＡｍＮを出力電流値の積算値ＡｍＳに加算し、ＡｍＳを更新する。４１５ステップで運転状態測定周期管理タイマの残り時間ＴＮ２に、運転状態測定周期タイマ設定値ＴＭ２を設定し、メイン制御フローに戻る。４１５ステップでＴＮ２にＴＭ２を設定するのは再び周期ＴＭ２の時間後に運転状態測定処理を行うためである。
【００５１】
４１０ステップで運転状態周期管理タイマの残り時間ＴＮ２が０になっていなかった場合には、４１６ステップで運転状態測定周期管理タイマの残り時間ＴＮ２をカウントダウンし、記憶する。その後、メイン制御フローに戻る。
【００５２】
図１０は本実施例における温度判定処理５００の処理フロー図である。図１０において、５１０ステップで温度判定処理の実行フラグＴｅＦが１（実行）であるか判定を行い、ＴｅＦが１（実行）であれば５１１ステップに進み、ＴｅＦが０（なし）の場合にはメイン制御フローに戻る。５１１ステップで指令速度の積算値ＨｚＳと平均化回数ＡｖＣより、指令速度の平均値ＨｚＡを下記（式３）により算出する。
【００５３】
ＨｚＡ  ＝  ＨｚＳ  ÷  ＡｖＣ  ・・・  式３
５１２ステップで指令速度の平均値ＨｚＡと冷却係数ＣｏＫより（式１）を用いて冷却量を算出する。５１３ステップで出力電流値の積算値ＡｍＳと平均化回数ＡｖＣより、出力電流値の平均値ＡｍＡを下記（式４）により算出する。
【００５４】
ＡｍＡ  ＝  ＡｍＳ  ÷  ＡｖＣ  ・・・  式４
５１４ステップで出力電流の平均値ＡｍＡと温度上昇係数ＷａＫより（式２）を用いて温度上昇量を算出する。５１５ステップで指令速度の積算値ＨｚＳを０に戻し、５１６ステップで出力電流値の積算値ＡｍＳを０に戻す。５１７ステップで現在の温度検出値ＴｅＮと（式１）、（式２）より得られた冷却量、温度上昇量より（式５）を用いて判定温度を算出する。判定１回目であれば時刻１における判定温度Ｔ０１Ｔに記憶し、判定ｎ回目であれば時刻ｎにおける判定温度ＴｎＴに記憶する。
【００５５】
（判定温度）＝ＴｅＮ−（温度上昇量）＋（冷却量）  ・・・  式５
５１８ステップで温度判定処理の実行フラグＴｅＦを０（なし）に設定し、メイン制御フローに戻る。
【００５６】
ここで、温度勾配計算の選択があり（ＳＬＴの設定値が１）の場合には、５１７ステップで温度検出器が検出した値を、そのまま現在の温度検出値ＴｅＮとするのではなく、温度勾配を考慮して、下記（式６）、（式７）を演算する。
【００５７】
ＴＧ  ×  ＤＳ  ＝  ＴＸ  ・・・  式６
（温度検出値）  ＋  ＴＸ  ＝  ＴｅＮ  ・・・  式７
図１１に示すように、実際の発熱部と測定点（温度検出部）の間には温度に差が生じ、その温度差は部品の材質によって決まる熱の伝えやすさ（温度勾配係数）ＴＧと発熱部と測定点との距離ＤＳで算出できる。図１２に示すように距離が大きくなればなるほど、或いは温度勾配係数が大きくなればなるほど、発熱部から測定点までの温度低下量（温度勾配）は大きくなり、温度検出値と実際の発熱量との誤差が大きくなることとなる。温度勾配を考慮して計算することで、電流に依存し発熱量が変化する発熱部の中心と、温度検出部との温度差を補正し、より正確に現在の周囲温度を算出することが可能となる。
【００５８】
図１３は本実施例における時刻設定処理６００の処理フロー図である。図１３において、６１０ステップで温度測定経過時間ＴｅＳが温度測定時間ＴｅＴに達しているか判定し、達している場合には６１１ステップに進み、まだ達していない場合にはメイン制御フローに戻る。６１１ステップで判定温度のうち最も高い値のデータを時刻「午後３時（午前０時より９００分経過）」とする。６１２ステップで「午後３時」とした時間と現在の温度測定経過時間ＴｅＳの差分から午後０時を算出する。例えば測定周期６０分で「午後３時（９００分経過）」とするデータが３０回目（１８００分経過）の測定において検出された場合、「午前０時」は「午後３時」の９００分前であることから、下記（式８）より、
１８００−９００＝９００  ・・・  式８
温度測定開始から９００分経過時点であることが分かる。また、翌日「午前０時」は「午後３時」の５４０分後であることから、下記（式９）より、
１８００＋５４０＝２３４０  ・・・  式９
温度測定開始から２３４０分経過時点であると分かる。これを「午前０時」（基準時間）とする。
【００５９】
６１３ステップで「午前０時」と測定開始から現在までの測定経過時間ＴｅＳ（７２回の測定であれば６０分×７２回＝４３２０分）より現在の時刻ＴｉＮが下記（式１０）により算出できる。
【００６０】
４３２０−２３４０＝１９８０  ・・・  式１０
一日は１４４０分（２４時間）であるため、（式１０）の解が１４４０以上の場合は、下記（式１１）のように１４４０で減算する。
【００６１】
１９８０−１４４０＝５４０  ・・・  式１１
よって、現在は５４０分経過（９時間経過）より午前９時と算出できる。
【００６２】
６１４ステップで時刻判断完了フラグＴＪｕを１（完了）に設定する。６１５ステップで温度測定経過時間ＴｅＳを０に戻し、メイン制御フローに戻る。
【００６３】
６１２ステップでの「午後３時」の抽出方法を最も高い判定温度としたが、１４４０分（＝２４時間）おきの３つのデータの平均値が最も高いものとしても良く、または最も低い判定温度を「午前６時」としても良い。あるいは気温の変化点（上昇から減少、減少から上昇）で判定しても良い。
【００６４】
設置される地域や建物により気温の特徴があらかじめ判っている場合は、判定温度の設定パラメータを不揮発性メモリに保持して、例えばその判定温度を超えたときに「午後３時」等の判定をしてもよい。さらに、判定温度パラメータを不揮発性メモリに夏用、冬用、春・秋用の3つ保持して季節によってそれぞれ判定温度を設定することもできる。この場合、例えば、設置後の検出温度1週間分の温度平均値を算出し、各週の温度平均値の増減度合いやこの温度平均値とあらかじめ保持した3つの判定温度との乖離の度合いにより季節を判断することで、判定温度パラメータ3つのうちどれを使用するが自動選択することができる。さらに、1週間分の温度平均値を4回平均して月の温度平均を算出し、これを12回分保持することで1年分の温度の変動範囲や推移がわかる。例えば、この温度変動範囲の高温域30%は夏用の判定温度を使用し、低温域30%は冬用の判定温度を使用し、中間域は春・秋用の判定温度を使用する等の制御を行ってもよい。
【００６５】
また、温度上昇抑制を優先する制御や運転音の低減を優先する制御は、それらの切替を行うにあたって時間換算をせずに温度から直接判定してもよい。例えば、不揮発性メモリに保持した判定温度を超えたとき昼運転と判断し温度上昇抑制を優先する制御を行い、下回ったときには夜運転と判断し運転音の低減を優先する制御を行ってもよい。さらに、設置後の検出温度を例えば1週間分保持してその温度平均値を算出し、この平均温度をこの制御切替の直接の判定値としてもよい。直近の一定期間の平均温度を使用することで季節や天候の変動の影響を判定値に反映することができる。
【００６６】
図１４は本実施例におけるモータ制御設定処理７００の処理フロー図である。図１４において、７１０ステップで時刻判断完了フラグＴＪｕが１（完了）であるか判定を行い、ＴＪｕが１（完了）であれば７２０ステップに進み、ＴＪｕが０（未完）の場合には７６３ステップに進む。
【００６７】
７２０ステップでは現在の時刻ＴｉＮが温度上昇抑制を優先する時間帯として設定されているＰＴ１ＳとＰＴ１Ｅの間の時間帯であるか判定を行い、ＴｉＮがＰＴ１ＳとＰＴ１Ｅの間である場合には７６１ステップに進み、ＰＴ１ＳとＰＴ１Ｅの間の時間帯でなければ７３０ステップに進む。７３０ステップで、同様に、現在の時刻ＴｉＮが温度上昇抑制を優先する時間帯として設定されているＰＴ２ＳとＰＴ２Ｅの間の時間帯であるか判定を行い、ＴｉＮがＰＴ２ＳとＰＴ２Ｅの間である場合には７６１ステップに進み、ＰＴ２ＳとＰＴ２Ｅの間の時間帯でなければ７４０ステップに進む。
【００６８】
７４０ステップでは現在の時刻ＴｉＮが運転音の低減を優先する時間帯として設定されているＳＴ１ＳとＳＴ１Ｅの間の時間帯であるか判定を行い、ＴｉＮがＳＴ１ＳとＳＴ１Ｅの間である場合には７６２ステップに進み、ＳＴ１ＳとＳＴ１Ｅの間の時間帯でなければ７５０ステップに進む。７５０ステップで、同様に、現在の時刻ＴｉＮが運転音の低減を優先する時間帯として設定されているＳＴ２ＳとＳＴ２Ｅの間の時間帯であるか判定を行い、ＴｉＮがＳＴ２ＳとＳＴ２Ｅの間である場合には７６２ステップに進み、ＳＴ２ＳとＳＴ２Ｅの間の時間帯でなければ７６３ステップに進む。
【００６９】
７６１ステップに進んだ場合、現在のキャリア周波数ＣＨＮに日中のキャリア周波数ＣＨＭを設定し、メイン制御フローに戻る。７６２ステップに進んだ場合、現在のキャリア周波数ＣＨＮに夜間のキャリア周波数ＣＨＬを設定し、メイン制御フローに戻る。７６３ステップに進んだ場合、現在のキャリア周波数ＣＨＮに通常のキャリア周波数ＣＨＤを設定し、メイン制御フローに戻る。
【００７０】
以上、本実施例を、回転電機に電力変換装置等が一体に構成された回転電機組立体を例に説明した。しかし、本実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、回転電機と電力変換装置が別体で、回転電機は、回転電機のハウジングの近傍に温度検出器を備え、その温度検出器により検出された回転電機の温度に応じて回転電機の回転制御方法が変更されるようにしてもよい。すなわち、外気温測定のための専用の温度検出器を用いず、電力変換装置または回転電機の温度を測定する温度検出器を用いて、周囲温度を把握することを可能とし、周囲温度に応じて回転電機を制御すればよい。
【００７１】
以上のように、本実施例は、ハウジングと、ハウジングに取り付けられる固定子と、回転軸に固定された回転子と、回転軸を支持する軸受と、軸受が取り付けられるエンドブラケットを有する回転電機を備え、回転電機の固定子に駆動電流を供給する電力変換装置と、電力変換装置を介して回転電機を制御する制御基板と、をハウジングの外周部に配置した回転電機組立体であって、電力変換装置内に電力変換装置とハウジングが接触する領域に温度検出器を備え、制御基板は、温度検出器により検出された温度に応じて回転電機の制御方法を変更するように構成する。
【００７２】
また、ハウジングと、ハウジングに取り付けられる固定子と、回転軸に固定された回転子と、回転軸を支持する軸受と、軸受が取り付けられるエンドブラケットを有する回転電機であって、回転電機の固定子に駆動電流を供給する電力変換装置を介して回転制御され、ハウジングの近傍に温度検出器を備え、温度検出器により検出された温度に応じて回転電機の回転制御方法が変更されるように構成する。
【００７３】
これにより、温度情報を取得するための部品構成を低減し、回転電機の温度をもとに周囲温度を把握することを可能とし、周囲温度に応じて回転電機を制御することが可能となる。
【実施例２】
【００７４】
本実施例は、電力変換装置が出力する出力電圧のパルス幅変調の周波数変調方式を変更することで回転電機の温度上昇抑制運転と運転音を低く抑える静音運転の制御を行う場合について説明する。
【００７５】
本実施例においては、図６Ａに示す揮発性メモリの１００５番地に、後述するモータ制御設定処理で設定する、現在の周波数変調方式ＰＷＮを記憶することで実施する。ＰＷＮが０である場合は２相変調方式（２相スイッチング）とし、ＰＷＮが１である場合は３相変調方式（３相スイッチング）とする。通常はインバータの３相全てを使用した３相変調を行なうが、２相スイッチングを行なうことで発熱量を低減させることができる。２相スイッチングは発熱量が低下する代わりに、運転音が大きくなるというデメリットがある。
【００７６】
本実施例におけるモータ制御設定処理７００を図１５に示す。図１５において、７１０ステップで時刻判断完了フラグＴＪｕが１（完了）であるか判定を行い、ＴＪｕが１（完了）であれば７２０ステップに進み、ＴＪｕが０（未完）の場合には７６６ステップに進む。
【００７７】
７２０ステップでは現在の時刻ＴｉＮが温度上昇抑制を優先する時間帯として設定されているＰＴ１ＳとＰＴ１Ｅの間の時間帯であるか判定を行い、ＴｉＮがＰＴ１ＳとＰＴ１Ｅの間である場合には７６４ステップに進み、ＰＴ１ＳとＰＴ１Ｅの間の時間帯でなければ７３０ステップに進む。７３０ステップで、同様に、現在の時刻ＴｉＮが温度上昇抑制を優先する時間帯として設定されているＰＴ２ＳとＰＴ２Ｅの間の時間帯であるか判定を行い、ＴｉＮがＰＴ２ＳとＰＴ２Ｅの間である場合には７６４ステップに進み、ＰＴ２ＳとＰＴ２Ｅの間の時間帯でなければ７４０ステップに進む。
【００７８】
７４０ステップでは現在の時刻ＴｉＮが運転音の低減を優先する時間帯として設定されているＳＴ１ＳとＳＴ１Ｅの間の時間帯であるか判定を行い、ＴｉＮがＳＴ１ＳとＳＴ１Ｅの間である場合には７６５ステップに進み、ＳＴ１ＳとＳＴ１Ｅの間の時間帯でなければ７５０ステップに進む。７５０ステップで、同様に、現在の時刻ＴｉＮが運転音の低減を優先する時間帯として設定されているＳＴ２ＳとＳＴ２Ｅの間の時間帯であるか判定を行い、ＴｉＮがＳＴ２ＳとＳＴ２Ｅの間である場合には７６５ステップに進み、ＳＴ２ＳとＳＴ２Ｅの間の時間帯でなければ７６６ステップに進む。
【００７９】
７６４ステップに進んだ場合、現在の周波数変調方式を２相変調方式（２相スイッチング）に設定し、メイン制御フローに戻る。７６５ステップに進んだ場合、現在の周波数変調方式を３相変調方式（３相スイッチング）に設定し、メイン制御フローに戻る。７６６ステップに進んだ場合、周波数変調方式を変更せず、メイン制御フローに戻る。７６６ステップでは周波数変調方式を変更しないものとしたが、温度上昇抑制を優先して２相変調方式としても、運転音の低減を優先して３相変調方式としても良く、使用される環境に応じて変更をするのが望ましい。
【００８０】
なお、実施例１のキャリア周波数の変更と、実施例２の周波数変調方式の変更は組み合わせて実施しても良く、組み合わせることによって、より効果が得られることは自明である。
【実施例３】
【００８１】
本実施例は、実施例２と同じ手法にて時刻を求めるものであるが、図６Ｂの４００１番地から４１０４番地に予め温度上昇抑制を優先する時間帯／運転音の低減を優先する時間帯を入力しておくものではなく、３０１１番地から３７２１番地に記憶された各時刻における判定温度をもとに周囲温度を判断し、４００１番地から４１０４番地に周囲温度の高い／低い時間帯を自動で記憶させるものである。
【００８２】
本実施例によれば、予め周囲環境を予測し、温度上昇抑制を優先する時間帯／運転音の低減を優先する時間帯を入力する必要がなく、さらには実際の判定温度データをもとに時間帯を自動入力するため、より正確に周囲温度の変化を把握、設定することが可能となる。加えて、周期的に時刻設定を行う場合、時刻設定を行うたびに温度上昇抑制を優先する時間帯／運転音の低減を優先する時間帯の見直し（再設定）を行うことで、常に直近の周囲環境を考慮した制御を行うことが可能となる。
【００８３】
各時刻における判定温度をもとに温度上昇抑制を優先する時間帯／運転音の低減を優先する時間帯を判断する際の基準値に関しては、不揮発性メモリに予め設定しても良いが、季節により周囲温度の平均値は異なるため、記憶された各時刻の判定温度の平均値、または中央値などをもとに演算で基準値を求めるのが望ましい。
【実施例４】
【００８４】
本実施例は、現在の時刻と、温度上昇抑制を優先する時間帯／運転音の低減を優先する時間帯とを比較するのではなく、現在の温度検出値と判定温度の平均値で比較し、温度上昇抑制を優先する、または運転音の低減を優先することを判断するものである。
【００８５】
本実施例と他の実施例との違いは、本実施例では時刻に関係なく、その日の周囲温度と直近（数日間、例えば３日間）の判定温度の平均値とを比較し、温度の高低を判断するもので、昼夜に関係なく何らかの予期せぬ外的要因により温度を抑制すべき状況となった際に、温度抑制の制御を行なうことができる点で優れている。判定温度の平均値は実施例３と同じように、図６Ｂの３０１１番地から３７２１番地に記憶された各時刻の判定温度より平均値を算出すると良い。温度抑制の制御を優先するための基準値を、予め不揮発性メモリに設定しても良い。
【００８６】
本実施例におけるモータ制御設定処理７００を図１６に示す。図１６において、７１０ステップで時刻判断完了フラグＴＪｕが１（完了）であるか判定を行い、ＴＪｕが１（完了）であれば７２１ステップに進み、ＴＪｕが０（未完）の場合にはメイン制御フローに戻る。
【００８７】
７２１ステップでは現在の判定温度が各時刻の判定温度の平均値以上であるか判定を行い、平均値以上である場合には７６１ステップに進み、平均値以上でなければ７６２ステップに進む。
【００８８】
７６１ステップに進んだ場合、現在のキャリア周波数ＣＨＮに日中のキャリア周波数ＣＨＭを設定し、メイン制御フローに戻る。７６２ステップに進んだ場合、現在のキャリア周波数ＣＨＮに夜間のキャリア周波数ＣＨＬを設定し、メイン制御フローに戻る。
【００８９】
以上実施例について説明したが、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、置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１…順変換器、２…平滑コンデンサ、３…逆変換器、５…制御回路、７…操作表示部、８…駆動回路、９…温度検出器、１０…カバー、１１…エンドブラケット、２０…冷却ファンカバー、３０…電力変換装置用ケース、３１…電力変換装置、４０…端子箱、５０…回転電機、５１…ハウジング、５２Ｌ、５２Ｓ…冷却フィン、５３…取り付け用平面部、５４…固定子、５５…回転子、５６…回転軸、５８…遠心ファン、６０…制御基板用ケース、７０…コンデンサ用ケース
【図１】
0006630525.tif 000002
【図２】
0006630525.tif 000003
【図３】
0006630525.tif 000004
【図４】
0006630525.tif 000005
【図５】
0006630525.tif 000006
【図６Ａ】
0006630525.tif 000007
【図６Ｂ】
0006630525.tif 000008
【図７】
0006630525.tif 000009
【図８】
0006630525.tif 000010
【図９】
0006630525.tif 000011
【図１０】
0006630525.tif 000012
【図１１】
0006630525.tif 000013
【図１２】
0006630525.tif 000014
【図１３】
0006630525.tif 000015
【図１４】
0006630525.tif 000016
【図１５】
0006630525.tif 000017
【図１６】
0006630525.tif 000018