(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機が備える複数の固定子巻線に交流電圧を印加するインバータと、
前記複数の固定子巻線の結線状態を切り替える切替部と、
前記切替部を介して前記複数の固定子巻線のうち１つの固定子巻線に印加される電圧を検出する検出部と、
前記１つの固定子巻線に前記電圧を印加させる駆動信号を前記インバータに出力するインバータ制御手段を有し、前記駆動信号に基づいて前記インバータが印加した電圧と前記検出部で検出された電圧とが異なる場合、前記インバータと前記電動機の接続が異常であることを報知させる信号を報知部へ出力する制御部と
を備えることを特徴とする電動機の駆動装置。
【請求項２】
前記切替部は、前記複数の固定子巻線の結線状態をＹ結線またはΔ結線に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電動機の駆動装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記Ｙ結線の中性点に接続されることを特徴とする請求項２に記載の電動機の駆動装置。
【請求項４】
前記検出部が前記１つの固定子巻線に印加される前記電圧を検出する場合に、前記複数の固定子巻線のうち前記１つの固定子巻線のみが前記中性点に接続されることを特徴とする請求項３に記載の電動機の駆動装置。
【請求項５】
前記インバータは前記インバータの高電位側に設けられた上アームと、低電位側に設けられた下アームとを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の駆動装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記下アームが接続した状態かつ前記上アームが接続しない状態で、前記検出部が前記インバータの前記高電位側の電圧を検出した場合に前記信号を報知部へ出力することを特徴とする請求項５に記載の電動機の駆動装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記上アームが接続した状態かつ前記下アームが接続しない状態で前記検出部が前記インバータの前記低電位側の電圧を検出した場合に前記信号を報知部へ出力することを特徴とする請求項５または６に記載の電動機の駆動装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記下アームを接続する駆動信号及び前記上アームを接続しない駆動信号を出力した後に、前記上アームを接続する駆動信号及び前記下アームを接続しない駆動信号を出力することを特徴とする請求項７に記載の電動機の駆動装置。
【請求項９】
前記上アーム及び前記下アームは、ワイドバンドギャップ半導体で構成されることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の電動機の駆動装置。
【請求項１０】
冷媒が流れる冷媒回路と、
前記冷媒と室内空気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、
前記冷媒と室外空気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
前記冷媒回路を流れる冷媒の流路を切り替える流路切替弁と、
電動機が駆動することで冷媒を圧縮する圧縮機とを備え、
前記圧縮機は、請求項１から９のいずれか１項に記載の電動機の駆動装置を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機の駆動装置及びそれを備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されるように、１つの固定子巻線の結線状態がＹ結線（特許文献１におけるスター結線）、またはΔ結線のどちらかで固定された電動機の駆動装置があった。固定子巻線の結線状態は、電動機を高い回転数で駆動する場合にはΔ結線が適している。一方、電動機を低い回転数で駆動する場合にはＹ結線が適している。しかしながら、結線状態が固定された電動機は、電動機の回転数が変更された場合に適した結線状態で運転することができない。そのため、特許文献１に記載の駆動装置では、電動機が複数の固定子巻線を備え、この固定子巻線の結線状態をＹ結線又はΔ結線に切り替えていた。この駆動装置は、電動機が有する複数の固定子巻線と端子を介して接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２８５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような駆動装置は、電動機が有する複数の固定子巻線と接続されるため、結線状態が固定された電動機の駆動装置よりも接続する端子の数が増える。このため、作業者が端子に配線を接続し忘れたり、電動機を駆動している間に端子から配線が抜けることにより、端子の接続が適切でない場合が増える。このような端子の接続による配線異常がある場合には、電動機が駆動することができない。しかしながら、電動機が駆動しない場合に、作業者や使用者は配線異常があるのか、他の異常で製品が故障しているのかを把握することができず、電動機を駆動するための適切な対処ができないという問題があった。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、配線異常があることを把握できる電動機の駆動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電動機の駆動装置は、
電動機が備える前記複数の固定子巻線に交流電圧を印加するインバータと、
前記複数の前記固定子巻線の結線状態を切り替える切替部と、
前記切替部を介して前記複数の固定子巻線のうち１つの固定子巻線に印加される電圧を検出する検出部と、
前記検出部で検出された電圧に基づいて前記インバータと前記電動機の接続が異常であることを報知させる信号を報知部へ出力する制御部と
を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電動機の駆動装置によれば、インバータが印加した直流母線電圧と検出器が検出した電圧が異なる場合に、配線異常を報知させるため、作業者や使用者は配線異常があることを把握できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１における電動機及び駆動装置の概略構成を示す概略構成図
【図２】実施の形態１における制御部の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１における電動機のＹ結線状態を示す概略構成図
【図４】実施の形態１における電動機のΔ結線状態を示す概略構成図
【図５】実施の形態１における制御部の動作を示すフローチャート
【図６】実施の形態１における制御部が出力する駆動信号と入力される入力信号の関係を示す図
【図７】実施の形態１における制御部の動作を示すフローチャート
【図８】実施の形態１における制御部の動作を示すフローチャート
【図９】実施の形態２における制御部の動作を示すフローチャート
【図１０】実施の形態２における制御部が出力する駆動信号と入力される入力信号の関係を示す図
【図１１】実施の形態２における制御部の動作を示すフローチャート
【図１２】実施の形態２における制御部の動作を示すフローチャート
【図１３】実施の形態３における電動機及び駆動装置の概略構成を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明に係る電動機の駆動装置１００及び駆動装置１００を備える冷凍サイクル装置２として空気調和機１を例に説明する。図１は本発明の実施の形態１における駆動装置１００及び、空気調和機１の概略構成を示す図である。空気調和機１は、駆動装置１００、圧縮機２２０、流路切替弁３００、室外熱交換器３１０、膨張弁３２０及び室内熱交換器３３０を備える。空気調和機１の構成要素のうち、室内熱交換器３３０は室内機に設けられ、残りの構成要素は室外機に設けられる。
【００１０】
圧縮機２２０、流路切替弁３００、室外熱交換器３１０、膨張弁３２０及び室内熱交換器３３０は、冷媒配管を介して接続されることで、冷媒回路を構成する。
圧縮機２２０は、電動機２００及び圧縮部２１０を備える。電動機２００と駆動装置１００は、端子Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２に配線を繋いで接続される。
【００１１】
駆動装置１００は、交流電源１０に接続され、交流電源１０から交流電力の供給を受けて電動機２００を駆動する。駆動装置１００は、リアクトル２０並びに、電子プリント基板等のハードウェア上に構成される整流部３０、コンデンサ４０、インバータ５０、切替部６０、検出部７０、電圧検出器８１、電流検出器８２、及び制御部９０を備える。
【００１２】
整流部３０は、直列に接続したダイオード等の整流子３１、３３を整流子３２、３４と並列に接続して構成される。整流部３０と並列にコンデンサ４０が接続される。
【００１３】
インバータ５０は、スイッチング素子５１〜５６と、スイッチング素子５１〜５６に逆並列接続された整流子で構成される。スイッチング素子５１〜５６はワイドギャップ半導体で構成されており、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ＳｉＣ（炭化ケイ素）を用いたＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成される。ＭＯＳＦＥＴを用いる場合は、寄生ダイオードを構造上有しているので、環流ダイオードを敢えて並列に接続しなくても同様の効果を得ることができる。
【００１４】
インバータ５０では、Ｕ相のスイッチング素子５１，５４の直列接続回路と、Ｖ相のスイッチング素子５２，５５の直列接続回路と、Ｗ相のスイッチング素子５３，５６の直列接続回路がそれぞれ整流部３０に対して並列接続されている。ここで、インバータ５０の高電位側、つまり整流子３１、３２のアノード側に設けられたスイッチング素子５１〜５３は上アームのスイッチング素子である。インバータ５０の低電位側、つまり整流子３３、３４のカソード側に設けられたスイッチング素子５４〜５６は、下アームのスイッチング素子である。スイッチング素子５１とスイッチング素子５４の間には、接続点５０１が設けられ、端子Ｕ１と接続される。また、スイッチング素子５２とスイッチング素子５５の間には、接続点５０２が設けられ、端子Ｖ１と接続される。スイッチング素子５３とスイッチング素子５６の間には、接続点５０３が設けられ、端子Ｗ１と接続される。
【００１５】
電動機２００は、複数の固定子巻線として、Ｕ相の固定子巻線と、Ｖ相の固定子巻線と、Ｗ相の固定子巻線を備える。以下の説明では、それぞれの固定子巻線を、Ｕ相巻線２０１、Ｖ相巻線２０２、Ｗ相巻線２０３と称する。また、Ｕ相巻線の入力側の端子を端子Ｕｉ、出力側の端子を端子Ｕｏとする。さらに、Ｖ相巻線の入力側の端子を端子Ｖｉ、出力側の端子を端子Ｖｏとし、Ｗ相巻線の入力側の端子を端子Ｗｉ、出力側の端子を端子Ｗｏとする。端子Ｕｉ、Ｕｏ、Ｖｉ、Ｖｏ、Ｗｉ、Ｗｏには、配線を着脱可能に取り付けることができる。
【００１６】
切替部６０は、複数のスイッチである切替器６１〜６３で構成される。切替器６１〜６３は、３つの接点ａ、ｂ、ｃを有しているｃ接点型のリレーである。
切替器６１〜６３の接点ａ同士はＹ結線の接続点６００で互いに接続される。切替器６１の接点ｂは接続点５０２と端子Ｖｉの間に接続される。切替器６１の接点ｃは端子Ｕ２を介して端子Ｕｏと接続される。また、切替器６２の接点ｂは接続点５０３と端子Ｗｉの間に接続される。切替器６２の接点ｃは、端子Ｖ２を介して端子Ｖｏと接続される。そして、切替器６３の接点ｂは接続点５０１と端子Ｕｉの間に接続される。切替器６３の接点ｃは、端子Ｗ２を介して端子Ｗｏと接続される。切替器６１〜６３は接点ｃと接点ａ又は接点ｃと接点ｂを接続することで、固定子巻線の結線状態を切り替える。
【００１７】
検出部７０は、抵抗７１と、抵抗７２と、ダイオード７３と、コンデンサ７４を備える。抵抗７１の一端は接続点６００を介して電動機２００に接続され、抵抗７１の他端には抵抗７２が接される。この抵抗７１と抵抗７２の接続点は制御部９０に接続される。また、抵抗７１、７２と制御部９０の間には、直列に接続されたダイオード７３とコンデンサ７４が設けられる。ダイオード７３のアノード側はコンデンサ７４に接続され、カソード側は制御部９０に接続される。また、コンデンサ７４の一端はＧＲＤに接続される。
【００１８】
電圧検出器８１はインバータ５０の上アーム及び下アームに接続される。
電流検出器８２は、インバータ５０の上アームに接続される。電流検出器８２は、電流を検出できるものであればよく、抵抗と増幅器を用いた構成や、電流センサを用いた構成がある。
【００１９】
駆動装置１００には、報知部９４が接続される。報知部９４は、空気調和機１を操作するリモコンである。リモコンの画面には、配線異常の情報を文字で表示することができる。
【００２０】
次に、図２に基づいて制御部９０の構成を説明する。図２は制御部９０の構成を示すブロック図である。制御部９０は、インバータ制御手段９１と、切替制御手段９２と、配線異常検出手段９３を備える。制御部９０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又はマイクロコンピュータといった離散システムで構成することが可能である。
【００２１】
以上のような電動機の駆動装置１００と電動機２００を複数の端子Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２を介して接続する。
【００２２】
次に、固定子巻線の結線状態について説明する。図３は実施の形態１における電動機２００のＹ結線状態を示す概略構成図、図４はΔ結線状態を示す概略構成図である。固定子巻線は切替部６０によりＹ結線又はΔ結線に切換えられる。
まず、Ｙ結線状態について説明する。制御部９０がＹ結線指令の切替信号を出力すると、切替器６１〜６３はそれぞれ接点ａと接点ｃの間が導通するａ−ｃ間導通となる。これにより、図３に示すようにＵ相巻線２０１の端子Ｕｏ、Ｖ相巻線２０２の端子Ｖｏ、及びＷ相巻線２０３の端子Ｗｏが接続された状態、つまり、Ｙ結線状態になる。接続点６００は、Ｙ結線状態においてＵ相巻線２０１、Ｖ相巻線２０２、及びＷ相巻線２０３が接続する中性点である。
次に、Δ結線状態について説明する。制御部９０がΔ結線指令の切替信号を出力すると、切替器６１〜６３はそれぞれ接点ｂと接点ｃの間が導通するｂ−ｃ間導通となる。これにより、図４に示すように端子Ｕｏと端子Ｖｉ、端子Ｖｏと端子Ｗｉ、及び端子Ｗｏと端子Ｕｉが接続された状態、つまり、Δ結線状態になる。
【００２３】
固定子巻線の結線状態をＹ結線又はΔ結線に切替える場合について説明する。固定子巻線の結線状態は、空気調和機１の運転周波数と効率の関係から適した状態が選択される。具体的には、空気調和機１の運転周波数が設定された周波数ｆｘ以上の場合はΔ結線が選択され、運転周波数が周波数ｆｘ未満の場合はＹ結線が選択される。
【００２４】
Ｙ結線の電動機２００の線間電圧をＶＹと定義し、Ｙ結線の電動機２００に流れる電流をＩＹと定義する。また、Δ結線の電動機２００の線間電圧をＶΔと定義し、Δ結線の電動機２００に流れる電流をＩΔと定義する。するとＶＹ＝√３×ＶΔ、√３×ＩＹ＝ＩΔという関係が得らえる。つまり、Δ結線の方がＹ結線より電流は大きくなるが、駆動に必要な電圧を低くすることが可能となる。
【００２５】
電動機２００を構成する回転子には永久磁石を用いたブラシレスＤＣモータが広く用いられている。このようなモータを用いた場合、回転数が上がると逆起電圧が増加して駆動に必要な電圧が増加する。電動機２００を高い回転数で駆動する場合にＹ結線の電動機２００を駆動させると、Δ結線よりも必要な電圧が高いため、永久磁石の磁力を低下させたり、固定子の巻線をほどく等の逆起電圧を低くする対策が必要になる。このような対策をとると、電動機２００及びインバータ５０に流れる電流が増加し、エネルギーの変換効率が低下する。そこで、電動機２００を高い回転数で駆動する場合には、電動機２００の巻線状態をＹ結線からΔ結線に切り替える。これにより、電動機２００の駆動に必要な電圧が１／√３となるため、逆起電圧を低くする対策をとることなく運転を継続することができる。
【００２６】
一方、電動機２００を低い回転数で駆動する場合には、Ｙ結線とすることでΔ結線に比べて電流値を１／√３にできる。また、低い回転数の場合にのみＹ結線状態で運転するため、結線状態が固定されて全回転数域をＹ結線状態で運転する場合よりも出力する電流値を小さくすることができる。その結果、インバータ５０の損失を低減することが可能となり、エネルギー変換の高効率化に寄与することが可能となる。
【００２７】
次に、空気調和機１の動作を説明する。
圧縮機２２０は、吸入した低圧冷媒を圧縮し、高圧冷媒として吐出する。
室外熱交換器３１０は、冷媒と室外空気との間で熱交換を行うものであり、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。
室内熱交換器３３０は、冷媒と室内空気との間で熱交換を行うものであり、冷房運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する。
膨張弁３２０は、高圧冷媒を減圧して低圧冷媒とするものである。膨張弁３２０としては、例えば開度を調節可能な電磁膨張弁などが用いられる。
流路切替弁３００は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒流路内部を流れる冷媒の流路を切替える。
【００２８】
次に、電動機２００及び駆動装置１００の動作を説明する。電動機２００が駆動されると、交流電源１０から交流電圧が印加される。
整流部３０及びコンデンサ４０は、印加された交流電圧を直流電圧に変換する。
【００２９】
電圧検出器８１は、インバータ５０に入力される直流母線電圧を検出する。
電流検出器８２は、インバータ５０に入力される直流母線電流を検出する。
【００３０】
インバータ５０のスイッチング素子５１〜５６は、後述するインバータ制御手段９１から送られた駆動信号に基づきオンオフを繰り返すことで、直流電圧を三相の交流電圧に変換する。スイッチング素子５１〜５６がオンのときは、スイッチング素子５１〜５６が交流電源１０と電動機２００を接続した状態である。スイッチング素子５１〜５６がオフのときは、スイッチング素子５１〜５６が交流電源１０と電動機２００を接続しない状態である。
【００３１】
切替部６０は、後述する切替制御手段９２から送られた切替信号に基づきＵ相巻線２０１とＶ相巻線２０２とＷ相巻線２０３の結線状態をＹ結線またはΔ結線に切替える。
【００３２】
検出部７０は切替部６０を介してＵ相巻線２０１、Ｖ相巻線２０２及びＷ相巻線２０３のうち１つの固定子巻線に印加される電圧を検出する。固定子巻線にかかる電圧が制御部９０に入力できる電圧よりも大きい場合には、制御部９０に電圧が直接入力されると制御部９０は故障してしまう。故障を防ぐために、抵抗７１と抵抗７２で分圧された電圧が制御部９０に入力される。抵抗７１と抵抗７２は、制御部９０が故障しない抵抗値を選択する。この構成により、抵抗７１と抵抗７２の接続点の電位から分圧された電圧が、制御部９０に入力される。
制御部９０に入力できる電圧は例えば５Ｖであるが、ノイズ等が発生すると抵抗７１、７２で分圧された電圧が５Ｖよりも大きくなる場合がある。このときダイオード７３とコンデンサ７４に電流が流れるため、制御部９０に入力される電圧が５Ｖよりも小さくなり、制御部９０が故障することが抑制される。
【００３３】
次に、制御部９０の動作について説明する。電動機２００が駆動されると、制御部９０には外部から空気調和機１の運転周波数が入力される。
インバータ制御手段９１は、１つの固定子巻線に電圧を印加させる駆動信号をインバータ５０に出力する。この駆動信号は、入力された運転周波数、電圧検出器８１により検出された電圧又は電流検出器８２により検出された電流、もしくは検出された電圧及び電流の両方に基づいて出力される、インバータ５０のスイッチング素子５１〜５６を駆動するためのＰＭＷ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。
また、インバータ制御手段９１は、電動機２００が駆動している間に電圧検出器８１及び電流検出器８２からそれぞれ電圧及び電流を検出する。そしてインバータ制御手段９１は、検出された電圧及び電流を目標とする運転周波数を出力するために必要な電圧及び電流に変換する駆動信号をインバータ５０に出力する。
【００３４】
切替制御手段９２は、Ｕ相巻線２０１、Ｖ相巻線２０２、またはＷ相巻線の結線状態を切り替える切替信号を切替部６０に出力する。入力された運転周波数が設定された周波数ｆｘ以上である場合、切替制御手段９２は切替器６１〜６３をｂ―ｃ間導通に切替える切替信号を出力して固定子巻線をΔ結線とする。入力された運転周波数が設定された周波数ｆｘ未満である場合、切替制御手段９２は切替器６１〜６３をａ―ｃ間導通に切替える切替信号を出力して固定子巻線をＹ結線とする。
【００３５】
配線異常検出手段９３は、検出部７０で検出された電圧に基づいて配線異常があるか否かを検出する。配線異常とは、電動機２００と、インバータ５０又は検出部７０との接続に関する異常であり、端子から配線が抜けることにより、端子の接続が適切でないことである。配線異常検出手段９３は、検出部７０で検出された電圧に基づき入力信号を一定の時間間隔で検出する。配線異常検出手段９３は、検出部７０で検出された電圧がＧＮＤ電圧である場合には入力信号Ｌｏが入力されたと判断する。一方、検出部７０で検出された電圧が直流母線電圧である場合には入力信号Ｈｉが入力されたと判断する。
また、一定の時間間隔とは、例えば２５０μｓであるが、検出時間は駆動装置１００を適応する空気調和機１の運転周波数に応じて変更することができる。配線異常検出手段９３は、配線異常があると判断すると、制御部９０に接続された報知部９４へ報知信号を出力する。
【００３６】
次に、制御部９０が配線異常を検出する動作について説明する。制御部９０は、Ｕ相巻線２０１に接続された端子Ｕ１、Ｕ２、Ｕｉ、Ｕｏについて配線異常を検出した後、Ｖ相巻線２０２について検出し、さらにＷ相巻線２０３について検出する。まず、図５及び図６に基づいて制御部９０がＵ相巻線２０１における配線異常を検出する動作を説明する。図５は制御部９０の動作を示すフローチャートである。図６は、配線異常を検出する場合におけるインバータ制御手段９１が出力する駆動信号と配線異常検出手段９３に入力される入力信号との関係を示す図である。
【００３７】
リモコン操作等により電動機２００を運転させる運転指令を受信すると、制御部９０において端子の配線異常を検出する動作が開始される。まず、ステップＳ１０で切替制御手段９２は切替器６１をａ―ｃ間導通させる切替信号を出力する。切替信号が入力されると切替器６１はａ―ｃ間導通される。また、ステップＳ１１に進み切替制御手段９２は切替器６２及び６３をｂ―ｃ間導通させる切替信号を出力する。切替信号が入力されると切替器６２及び６３はｂ―ｃ間導通される。以上の切り替え動作により、Ｕ相巻線２０１が接続点６００に接続されることにより、インバータ５０から端子Ｕ１、端子Ｕｉ、Ｕ相巻線２０１、端子Ｕｏ、端子Ｕ２、切替器６１、検出部７０、制御部９０の順に回路が接続される。Ｖ相巻線２０２及びＷ相巻線２０３はａ―ｃ間導通されていないため電流が流れない。
【００３８】
次に、ステップＳ１２へ進み、インバータ制御手段９１はＵ相巻線２０１の端子Ｕｉに接続された上アームのスイッチング素子５１をオンにする駆動信号及び下アームのスイッチング素子５４をオフにする駆動信号を出力する。また、Ｕ相巻線２０１の端子Ｕｉに接続されたスイッチング素子以外のスイッチング素子５２、５３、５５、５６をオフにする駆動信号を出力する。スイッチング素子５１をオンにする時間は、予め設定された設定時間Δｔ１である。設定時間Δｔ１は、配線異常検出手段９３が検出部７０の電圧を検出する一定の時間間隔よりも長い時間に設定される。例えば、一定の時間間隔が２５０μｓである場合、１０倍の２．５ｍｓとして設定される。駆動信号が入力されると図５のΔｔ１に示すように、インバータ５０のスイッチング素子５１はオン状態となり、スイッチング素子５４はオフ状態となる。インバータ５０が駆動するとステップＳ１３へ進む。
【００３９】
ここで、スイッチング素子５１、５４の動作と入力信号との関係を説明する。電動機２００、駆動装置１００及び切替部６０の配線が適切な状態では、上アームのスイッチング素子５１がオンの場合は、Ｕ相巻線２０１に直流母線電圧が印加される。したがって、配線異常検出手段９３には入力信号Ｈｉが入力される。
【００４０】
ステップＳ１３では、配線異常検出手段９３は、入力信号Ｌｏの入力があるか否かを判断する。ステップＳ１２で上アームのスイッチング素子５１はオン状態であり、下アームのスイッチング素子５４はオフ状態であるため、配線異常検出手段９３に入力信号Ｈｉが入力される。つまり、接続が適切な状態では配線異常検出手段９３に入力信号Ｌｏが入力されない。
【００４１】
ステップＳ１３で入力信号Ｌｏの入力がない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、配線異常検出手段９３は駆動装置１００のスイッチング素子５１と電動機２００が適切に接続されていると判断して、配線異常を検出する動作を終了する。
【００４２】
ステップＳ１３で入力信号Ｌｏの入力がある場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、配線異常検出手段９３は、インバータ５０と電動機２００の接続が異常であると判断してステップＳ１４に進む。このとき、端子Ｕ１、Ｕ２、Ｕｉ、Ｕｏのいずれかの接続が誤っているか又は端子が外れているため電圧がＧＮＤ電圧となり、配線異常検出手段９３に入力信号Ｌｏが入力される。つまり、インバータ５０が印加した直流母線電圧と電圧が異なる場合に、接続が異常であると判断される。
【００４３】
ステップＳ１４では、配線異常検出手段９３は配線異常を示す報知信号を報知部９４に出力する。報知部９４は、報知信号が入力されると、配線異常があることを文字で表示する。
【００４４】
Ｕ相巻線２０１における配線異常の検出が終了すると、Ｖ相巻線２０２における配線異常の検出を開始する。図７はＶ相巻線２０２において配線異常を検出する動作を示すフローチャートである。Ｖ相巻線２０２及びＷ相巻線２０３における配線異常の検出では、Ｕ相巻線２０１の場合と比較して、切替器６１〜６３及びスイッチング素子５１〜５６の動作が異なる。
【００４５】
ステップＳ２０では切替器６２をａ―ｃ間導通させる。また、ステップＳ２１では切替器６１、６３をｂ−ｃ間導通させる。この切り替え動作により、インバータ５０から端子Ｖ１、端子Ｖｉ、Ｖ相巻線２０２、端子Ｖｏ、端子Ｖ２、切替器６２、検出部７０、制御部９０のの順に回路が接続される。
ステップＳ２２に進むと、インバータ制御手段９１は上アームのスイッチング素子５２をオンにし、下アームのスイッチング素子５５をオフにする。また、スイッチング素子５１、５３、５４、５６をオフにする。
【００４６】
Ｖ相巻線２０２における配線異常の検出が終了すると、Ｗ相巻線２０３における配線異常の検出を開始する。図８はＷ相巻線２０３において配線異常を検出する動作を示すフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ３０では切替器６３をａ―ｃ間導通させる。また、ステップＳ３１では切替器６１、６２をｂ−ｃ間導通させる。この切り替え動作により、インバータ５０から端子Ｗ１、端子Ｗｉ、Ｗ相巻線２０３、端子Ｗｏ、端子Ｗ２、切替器６３、検出部７０、制御部９０の順に回路が接続される。
ステップＳ３２に進むと、インバータ制御手段９１は上アームのスイッチング素子５３をオンにし、下アームのスイッチング素子５６をオフにする。また、スイッチング素子５１、５２、５４、５５をオフにする。
【００４８】
以上のような実施の形態１に係る電動機２００の駆動装置１００は、上アームのスイッチング素子５１〜５３がオンしている状態で配線異常検出手段９３に入力信号Ｌｏが入力された場合、報知部９４に配線異常があることが表示される。つまり、インバータ５０が印加した直流母線電圧と検出部７０が検出した電圧が異なる場合に、配線異常を報知する。
【００４９】
以上のような実施の形態１に係る電動機２００の駆動装置１００によれば、電動機２００と駆動装置１００を接続する端子の配線が外れたり、端子の接続が適切でないことによる配線異常がある場合に、報知部９４に配線異常があることが表示されるため、作業者や使用者は配線異常があることを把握することができる。
【００５０】
例えば、作業者が製品を据付けるために端子を脱着した場合、端子の戻し忘れや、接続する端子を間違える可能性がある。配線の接続が適切でない場合、電動機２００が動作しないため、作業者は動作しない原因を見つけて適切な対処をする必要がある。実施の形態１の駆動装置１００によれば、作業者は配線異常があることを把握することができるため、外れた端子を接続したり、配線の接続が適切でない端子を修復する対処ができる。
【００５１】
電動機２００が動作しない原因が配線異常である場合は工具や部品を準備する必要がなく手直しで端子の接続を直すことができる。しかし、配線異常があることを把握できない場合は他の異常にも対処できるように工具や部品を準備していた。本発明の駆動装置１００によれば、作業者は配線異常があることを把握することができるため、工具や備品を準備する必要がなく容易に端子の接続を直すことができる。
【００５２】
また、配線異常を部品の故障による異常と区別することができるため、部品が故障していないにも関わらず、故障と判断されて交換されることがない。
【００５３】
また、使用者が配線異常であることを作業者に伝えることができるため、作業者は異常が発生している原因を調べたり、他の異常に対処するための工具や部品を準備する必要がない。
【００５４】
また、切替部６０を切り替えてＵ相巻線２０１、Ｖ相巻線２０２、及びＷ相巻線２０３のうち１つの固定子巻線についてそれぞれ配線異常を検出することができる。そのため、結線状態が固定された電動機の駆動装置よりも接続する端子の数が多い電動機２００について配線異常を検出することができる。
【００５５】
また、検出部７０はＹ結線の接続点６００に接続されるため、複数の固定子巻線について１つの検出部７０で配線異常を検出することができる。
【００５６】
また、１つの固定子巻線が接続点６００に接続された状態で、配線異常を検出するため、複数の固定子巻線のうちどの巻線に接続された配線に異常があるかを判断することができる。
【００５７】
実施の形態２．
実施の形態１では、上アームのスイッチング素子５１〜５３がオンしている状態で配線異常検出手段９３に入力信号Ｌｏが入力された場合、インバータ５０と駆動装置１００の接続が異常であることを判断した。これに対して実施の形態２では、実施の形態１の動作に加えて、下アームのスイッチング素子５４〜５６がオンしている状態で配線異常検出手段９３に入力信号Ｈｉが入力された場合、インバータ５０と駆動装置１００の接続が異常であることを判断するものである。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００５８】
制御部９０は、Ｕ相巻線２０１について配線異常を検出した後、Ｖ相巻線２０２について検出し、さらにＷ相巻線２０３について検出する。
まず、図９及び図１０に基づいて制御部９０がＵ相巻線２０１における配線異常を検出する動作を説明する。図９は制御部９０の動作を示すフローチャートである。図１０は、配線異常を検出する場合におけるインバータ制御手段９１が出力する駆動信号と配線異常検出手段９３に入力される入力信号との関係を示す図である。実施の形態２では、実施の形態１に対して図９のステップＳ４２及びＳ４３の動作が追加される。
【００５９】
ステップＳ４２では、インバータ制御手段９１は上アームのスイッチング素子５１をオフにする駆動信号及び下アームのスイッチング素子５４をオンにする駆動信号を出力する。また、Ｕ相巻線２０１の端子Ｕｉに接続されたスイッチング素子以外のスイッチング素子５２、５３、５５、５６をオフにする駆動信号を出力する。スイッチング素子５４をオンにする時間は、予め設定された設定時間Δｔ２である。設定時間Δｔ２は、配線異常検出手段９３が検出部７０の電圧を検出する一定の時間間隔よりも長い時間に設定される。駆動信号が入力されると図１０のΔｔ２に示すように、インバータ５０のスイッチング素子５１はオフ状態となり、スイッチング素子５６はオン状態となる。インバータ５０が駆動するとステップＳ４３へ進む。
【００６０】
ここで、スイッチング素子５１、５４の動作と入力信号との関係を説明する。電動機２００、駆動装置１００及び切替部６０の配線が適切な状態では、下アームのスイッチング素子５４がオンの場合は、固定子巻線にはＧＮＤ電圧が印加される。したがって、配線異常検出手段９３には入力信号Ｌｏが入力される。
【００６１】
ステップＳ４３では、配線異常検出手段９３は、Ｈｉの入力があるか否かを判断する。ステップＳ４２で上アームのスイッチング素子５１はオフ状態であり、下アームのスイッチング素子５４はオン状態であるため、配線異常検出手段９３に入力信号Ｌｏが入力される。つまり、接続が適切な状態では配線異常検出手段９３に入力信号Ｈｉが入力されない。
【００６２】
ステップＳ４３で入力信号Ｈｉの入力がない場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、配線異常検出手段９３は駆動装置１００のスイッチング素子５１と電動機２００が適切に接続されていると判断して、ステップＳ４４へ進む。
【００６３】
ステップＳ４３で入力信号Ｈｉの入力がある場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、配線異常検出手段９３は、インバータ５０と電動機２００の接続が異常であると判断してステップＳ４６に進む。このとき、端子Ｕ１、Ｕ２、Ｕｉ、Ｕｏのいずれかの接続が誤っているか又は端子が外れているため電圧がＧＮＤ電圧と異なる電圧となり、配線異常検出手段９３に入力信号Ｈｉが入力される。つまり、インバータ５０が印加した直流母線電圧と検出部７０が検出した電圧が異なる場合に、接続が異常であると判断される。
【００６４】
ステップＳ４４、ステップＳ４５、及びステップＳ４６の動作はそれぞれ、実施の形態１におけるステップＳ１２、ステップＳ１３、及びステップＳ１４の動作と同様である。
【００６５】
Ｕ相巻線２０１における配線異常の検出が終了すると、Ｖ相巻線２０２における配線異常の検出を開始する。図１１はＶ相巻線２０２において配線異常を検出する動作を示すフローチャートである。Ｖ相巻線２０２及びＷ相巻線２０３における配線異常の検出では、Ｕ相巻線２０１の場合と比較して、切替器６１〜６３及びスイッチング素子５１〜５６の動作が異なる。
【００６６】
ステップＳ５０では切替器６２をａ―ｃ間導通させる。また、ステップＳ５１では切替器６１、６３をｂ−ｃ間導通させる。
ステップＳ５２に進むと、インバータ制御手段９１は上アームのスイッチング素子５２をオフにし、下アームのスイッチング素子５５をオンにする。また、スイッチング素子５１、５３、５４、５６をオフにする駆動信号を出力する。
【００６７】
Ｖ相巻線２０２における配線異常の検出が終了すると、Ｗ相巻線２０３における配線異常の検出を開始する。図１２はＷ相巻線２０３において配線異常を検出する動作を示すフローチャートである。
【００６８】
ステップＳ６０では切替器６３をａ―ｃ間導通させる。また、ステップＳ６１では切替器６１、６２をｂ−ｃ間導通させる。
ステップＳ６２に進むと、インバータ制御手段９１は上アームのスイッチング素子５３をオフにし、下アームのスイッチング素子５６をオンにする。また、スイッチング素子５１、５２、５４、５５をオフにする駆動信号を出力する。
【００６９】
以上のような実施の形態２に係る電動機２００の駆動装置１００は、下アームのスイッチング素子５４〜５６がオンしている状態で配線異常検出手段９３に入力信号Ｈｉが入力された場合、インバータ５０と駆動装置１００の接続が異常であることを報知する。つまり、インバータ５０が印加した直流母線電圧と検出部７０が検出した電圧が異なる場合に、配線異常を報知する。
【００７０】
以上のような実施の形態１に係る電動機２００の駆動装置１００によれば、電動機２００と駆動装置１００を接続する配線の接続が適切でないことによる配線異常がある場合に、作業者や使用者は配線異常があることを把握することができる。
【００７１】
また、駆動装置１００は、下アームのスイッチング素子５１〜５３がオンしている状態及び、上アームのスイッチング素子５４〜５６がオンしている状態でインバータ５０と駆動装置１００の接続が異常であることを判断する。そのため、配線異常がスイッチング素子５１〜５３に関わる異常であるか、スイッチング素子５４〜５６に関わる異常であるかを判断することができる。
【００７２】
なお、実施の形態２では、下アームのスイッチング素子５４〜５６を１回オンした後に上アームのスイッチング素子５１〜５３を１回オンする動作としたが、これに限らずスイッチング素子をオンする順番を変更しても良い。さらに、スイッチング素子５１〜５６をオンする動作として、スイッチング素子５１〜５６をそれぞれ１回オンする場合と、それぞれ複数回オンする場合を組み合わせても良い。これにより、電動機２００を駆動する条件に合わせて配線異常を検出する動作を変更することができる。例えば、空気調和機１を設置後に初めて電動機２００を駆動する場合や、電動機２００が一定期間をおいて運転された場合等の配線異常が起こる可能性が増加する場合にはスイッチング素子５１〜５６を複数回オンする動作にすることができる。また、使用者が空気調和機１を短い期間で繰り返し運転する場合には配線異常が起こる可能性が低いため、それぞれのスイッチング素子５１〜５６を１回オンする動作にすることができる。
【００７３】
実施の形態３．
実施の形態１では、駆動装置１００を１つの基板としたが、実施の形態３では、駆動装置１００を２つの基板で構成するものである。図１３は本発明の実施の形態３における電動機２００及び駆動装置１１０の概略構成を示す図であり、図１３に基づいて駆動装置１１０構成を説明する。実施の形態３では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００７４】
駆動装置１１０は、主回路部１１１及び回路部１１２で構成される。
主回路部１１１は交流電源１０及びリアクトル２０に接続され、整流部３０、コンデンサ４０、インバータ５０、電圧検出器８１、電流検出器８２、及び制御部９０を備える。
回路部１１２は、切替部６０、及び検出部７０を備える。
【００７５】
主回路部１１１と回路部１１２は、主回路部１１１に接続される端子Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｘ３と、回路部１１２に接続する端子Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４、Ｘ４に配線を取付けて接続する。端子Ｕ３と端子Ｕ４は、Ｕ相巻線２０１とインバータ５０を接続する。端子Ｖ３と端子Ｖ４は、Ｖ相巻線２０２とインバータ５０を接続する。端子Ｗ３と端子Ｗ４は、Ｗ相巻線２０３とインバータ５０を接続する。端子Ｘ３と端子Ｘ４は、検出部７０と制御部９０を接続する。なお、制御部９０が配線異常を検出する動作は、実施の形態１の動作と同様である。
【００７６】
以上のような実施の形態３に係る電動機２００の駆動装置１１０は、主回路部１１１及び回路部１１２を複数の端子で接続した状態で、上アームのスイッチング素子５１〜５３がオンしている状態で配線異常検出手段９３に入力信号Ｌｏが入力された場合、又は下アームのスイッチング素子５４〜５６がオンしている状態で配線異常検出手段９３に入力信号Ｈｉが入力された場合、インバータ５０と駆動装置１００の接続が異常であることを報知する。つまり、インバータ５０が印加した直流母線電圧と検出部７０が検出した電圧が異なる場合に、配線異常を報知する。
【００７７】
以上のような実施の形態３に係る電動機２００の駆動装置１１０によれば、駆動装置１１０を主回路部１１１及び回路部１１２で構成した場合に、作業者や使用者は配線異常があることを把握することができる。駆動装置１１０では、固定子巻線の結線状態を切り替える切替部６０を備えていない主回路部１１１と、切替部６０を備える回路部１１２が別の基板として構成される。そのため、結線状態が固定されており切替部６０が不要な電動機に対して、主回路部１１１を共通の基板として製造することができる。
また、主回路部１１１及び回路部１１２のいずれか一方が故障した場合に、故障した回路部のみを交換することができるため、容易に駆動装置１１０を交換することができる。
【００７８】
なお、実施の形態３では、検出部７０が回路部１１２に設けられる構成としたが、これに限らず、主回路部１１１に設けたり、主回路部１１１と回路部１１１２の間に設ける構成としても良い。さらに、駆動装置１２０は２つの基板で構成するものとしたが、これに限らず２つ以上の基板で構成しても良い。これにより、それぞれの基板を別の電動機２００に利用する基板として流用することができる。
【００７９】
さらに、実施の形態１から実施の形態３では、インバータ５０が印加した直流母線電圧に対応する入力信号Ｈｉ又はＬｏと異なる入力信号Ｌｏ又はＨｉが配線異常検出手段９３に検出された場合に報知信号を出力するものとしたが、入力信号が一定回数入力された場合、又は一定時間入力された場合に報知信号を出力しても良い。これらの一定回数及び一定時間は、駆動装置に予め設定された値でも良いし、外部から設定することができる値でも良い。このように入力回数又は入力時間を設定することにより、配線異常検出手段９３に入力信号が誤って入力された場合に、報知信号が出力されることを抑制することができる。したがって、配線異常を検知する精度を高めることができる。
【００８０】
また、配線異常を検出するために、上アームのスイッチング素子５１〜５３をそれぞれ１回オンする動作としたが、それぞれのスイッチング素子５１〜５３を複数回オンにしても良い。スイッチング素子を複数回オンすることにより配線異常を検出する回数が増えるため、精度を高めることができる。
【００８１】
また、配線異常を検出する固定子巻線の順番を、Ｕ相巻線２０１、Ｖ相巻線２０２、Ｗ相巻線２０３としたが、これに限らず、順番を変更しても良い。
【００８２】
また、報知部９４は、配線異常の情報を文字で表示するリモコンとしたが、これに限らず、配線異常があることを報知することができれば良い。例えば、ＬＥＤ等の光源を点灯または点滅させても良いし、タブレット端末等の無線通信するデバイスでも良い。また、音により報知するものでも良い。そのため、報知部は空気調和機１の室外機等の製品の内部又は、製品の外部に設けることができる。
【００８３】
また、整流子３１〜３４及びスイッチング素子５１〜５６を構成する材料については、ケイ素（Ｓｉ）だけでなく、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）、ダイヤモンドといった材料を用いることにより、エネルギー損失をより低減することができる。
【００８４】
また、切替部６０は、電動機２００の巻線状態を切替えることが可能であれば、どのような方式を用いても良い。したがって、切替器６１〜６３は、図１に示したようなｃ接点型のリレーではなく、ａ接点及びｂ接点のリレーを組み合わせて図１の切替器６１〜６３と同等の動作が実現できるように構成してもよい。また、切替部６０は、電動機２００の巻線状態を切替えることが可能であれば、電磁接触器や半導体等のコネクタを用いたスイッチング素子などで構成しても良い。機械式のリレー等を用いる場合は、半導体で構成した場合のオン状態で発生する導通損失を低減することができるので、より効率の良い電動機の駆動装置１００を得ることができる。
【００８５】
電圧検出器８１はインバータ５０の上アーム及び下アームに接続されるとしたが、インバータ５０に入力される直流母線電圧を検出できる位置に接続されれば良い。例えば、電圧検出器８１には、コンデンサ４０と並列に設けた抵抗により分圧した電圧を検出する位置に設けても良い。これにより、コンデンサ４０の電圧、すなわちインバータ５０の入力側の直流母線電圧を制御部９０で検出できる電圧に変換して電圧検出器８１が検出するようにしても良い。
【００８６】
また、電流検出器８２は、インバータ５０の上アームに接続されるとしたが、インバータ５０に入力される直流母線電流を検出できる位置に接続されれば良い。例えば、電流検出器８２は、インバータ５０と電動機２００との間の電流を検出するセンサを設けることで、電動機２００に流れる電流を検出するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係る電動機２００の駆動装置１００は、家庭用、業務用等の電動機の駆動装置及び冷凍サイクル適用機器に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０  交流電源、２０  リアクトル、３０  整流部、３１、３２、３３、３４  整流子、４０、７４  コンデンサ、５０  インバータ、５１、５２、５３、５４、５５、５６  スイッチング素子、６０  切替部、６１、６２、６３  切替器、７０  検出部、７１、７２  抵抗、７３  ダイオード、８１  電圧検出器、８２  電流検出器、９０  制御部、９１  インバータ制御手段、９２  切替制御手段、９３  配線異常検出手段、９４  報知部、１００、１１０  駆動装置、１１１  主回路部、１１２  回路部、２００  電動機、２０１  Ｕ相巻線、２０２  Ｖ相巻線、２０３  Ｗ相巻線、２１０  圧縮部、２２０  圧縮機、３００  流路切替弁、３１０  室外熱交換器、３２０  膨張弁、３３０  室内熱交換器、５０１、５０２、５０３、６００  接続点
【図１】
0006739654.tif 000002
【図２】
0006739654.tif 000003
【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】
0006739654.tif 000009
【図９】
0006739654.tif 000010
【図１０】
0006739654.tif 000011
【図１１】
0006739654.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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