(57)【要約】【課題】電動機の負荷トルク変動に対する安定性を確保する。【解決手段】インバータ回路１１０は、電動機１０８の負荷角の変動によって発生する過渡的な速度変動を吸収する方向に、出力電圧の位相を変化させることにより安定とする。【選択図】図１
2007330062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と巻線を備えた電動機と、前記電動機の速度に対応する周波数の信号を発生する発振手段を有し、前記巻線に交流電流を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、前記電動機の負荷角の変動によって発生する過渡的な速度変動を吸収する方向に、前記発振手段の出力信号に対するインバータ回路出力電圧の位相を変化させる動力発生装置。
【請求項２】
永久磁石と巻線を備えた電動機と、前記巻線に交流電流を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、前記電動機の速度に対応する周波数を出力する発振手段と前記発振手段の位相をシフトする位相シフト手段を有し、前記インバータ回路は、前記電動機に供給される無効電流が所定の値となるように、前記電動機に供給する電圧を制御するともに、前記巻線に供給する電圧位相を前記位相シフト手段の出力に応じた値とする動力発生装置。
【請求項３】
位相シフト手段は、電動機に供給する電圧が高いほど、進相させる請求項２記載の動力発生装置。
【請求項４】
発振手段は、電動機に供給する有効電流が所定値となるように出力周波数を制御する請求項２記載の動力発生装置。
【請求項５】
電動機の速度の設定値を出力する速度設定手段を有し、発振手段の出力周波数が、前記速度設定手段の出力と等しくなるように、有効電流の所定値を変化させる請求項４記載の動力発生装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の動力発生装置を有する圧縮機と、冷媒と、熱交換器を有し、前記動力発生装置は前記冷媒を圧縮し、前記熱交換器は前記冷媒により熱交換を行うヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務用や一般家庭用や業務用の各種電気機器などに使用される動力発生装置およびヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力発生装置は、制御手段がインバータ回路からモータに供給される電圧と電流の位相、あるいは無効電流が所定値となるように制御する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、特許文献１に記載された従来の動力発生装置のブロック図を示すものである。図１０に示すように、交流電力１を整流回路２によって直流電力に変換し、インバータ回路３によってモータ４を駆動し、インバータ回路３の出力電流を電流検出手段５により検出し、無効電流が設定回転数において所定値となるように制御され、簡単な構成でありながら、モータ４の位置検知なし（位置センサレス）に正弦波駆動が行えるものであった。
【特許文献１】特開２００５−２０４４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、モータ４の負荷トルクが変化した場合にも、無効電流の値が所定値となるように、モータ４への供給電圧の大きさが制御されることにより、インバータ回路３から供給される電圧に対するモータ４のロータの位相が変化し、すなわち負荷角が変化することにより、自然的に負荷トルク変動後の動作点に追従するものとはなるが、インバータ回路３からモータ４に供給される電圧の周波数および位相に関しては、モータ４の実際の回転とは全くの独立した信号で与えられる同期電動機の動作となっているため、負荷トルクの変動前後のモータ４の回転速度には、負荷角の変化に伴う過渡的な速度変動が生ずることになり、速度と負荷角については、機構系の慣性モーメントやダンパ抵抗分などの諸定数も関係した減衰振動が発生するものとなるものであった。
【０００５】
図１１は、従来の技術のモータ４が、毎分６０００回転で運転されている時のトルクと負荷角δとの関係を示したものであり、無効電流値を常に１Ａとなる様に、インバータ回路３からモータ４に供給される電圧の大きさを制御している条件下での特性となっている。
【０００６】
負荷トルク０．６Ｎｍで安定に動作している動作点Ａでは負荷角δは４０度なっているが、この状態から、負荷トルクが０．８５Ｎｍに増加した場合には、常に無効電流値を１Ａと保つことにより、モータ４の発生トルクはカーブに示すように変化するものとなり、すなわち０．８５Ｎｍをモータ４が出力するためには、負荷角δとしては５２度となる必要があり、δ＝４０度のままではトルク不足の状態の状態で、速度が一時的に低下することによってδが増大していき、Ｂ点に移るものとなるが、Ｂ点に到達した時点では速度がかなり低めの状態となり、動作点はさらに右上に移ることになる。
【０００７】
機構的な慣性モーメントに、同期速度に相当する運動エネルギーを与えるためには、面積Ｓ１とほぼ等しいＳ２が得られるＣ点にまで達して、一時的に負荷角δはかなり大きな値となり、その後機構的な振動を抑える抵抗分（ダンプ成分）の作用によって、減衰振動を行った後に、Ｂ点に収束するものとなる。
【０００８】
図１２は、（ア）に負荷トルク、（イ）に負荷角δの変化を示したもので、時刻ｔ１において、負荷トルクが０．６Ｎｍから０．８５Ｎｍにステップ状に増大すると、負荷角は前述したメカニズムで減衰振動を行うものとなる。
【０００９】
ここでの減衰振動の周期は、電動機１０８が発生するトルクを負荷角で微分した値、すなわち傾斜を復元力とし、電動機１０８を含む負荷の慣性モーメントとの機構系の振動周期となり、電気系の応答期間と比較してどうしても長周期となる傾向があり、特に負荷の慣性モーメントが大きい場合などには、かなりの長周期となり、よって負荷トルク変動後、相当長時間にわたって減衰振動の現象が尾をひくという状況となる。
【００１０】
さらに、このような過渡的に大きな負荷角の条件を経る際には、その時点で脱調する可能性があり、安定な運転を持続することが困難となる場合が多々発生する。
【００１１】
特に負荷トルクが急激に増加した場合には、無効電流の値が所定値に保たれるように電圧の大きさを制御したとしても、一旦ロータが電圧に対して相当に遅れた状態、すなわち負荷角が過大な状態となり、脱調の可能性が高いものとなるという課題を有するものであった。
【００１２】
例えば、ヒートポンプ装置の圧縮機に使用する場合、負荷トルクの変動が大きいわりに、慣性モーメントが小さいという特徴を有しているために、課題が大きいものとなり、またロータに対する電流の位相を進めた制御を行いたい場合には、無効電流の設定値を比較的小とした設定とすることになるが、その状態においては、負荷角に対する最大トルクの値が小さいものとなり、特に脱調しやすい状態となり、深刻な課題となるものであった。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するもので、負荷トルクが変動した場合に負荷角が変化することにより生ずる過渡的な速度変化を抑えることにより、例えばヒートポンプ装置の圧縮機のような、負荷トルク変動が大きい負荷を駆動する場合でも、負荷角が過大な値となって脱調することを防ぎ、簡単な構成でありながら安定な駆動が行える動力発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明の動力発生装置は、永久磁石と巻線を備えた電動機と、前記電動機の速度に対応する周波数の信号を発生する発振手段を有し、前記巻線に交流電流を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、前記電動機の負荷角の変動によって発生する過渡的な速度変動を吸収する方向に、前記発振手段の出力信号に対するインバータ回路出力電圧の位相を変化させるものである。
【００１５】
これによって、電動機の負荷トルクが変動した場合には、負荷角の変動は生じるが、インバータ回路は、前記負荷角の変動によって過渡的に発生する速度の変動を抑える方向に電圧位相を変化させることにより、負荷トルクの変動後に生ずる負荷角および速度の減衰振動を低減することができ、脱調の可能性を十分に低くし、安定な運転を行うことができるものとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、簡単な構成でありながら、負荷トルクの変動による脱調の可能性を抑え、安定性の高い動力発生装置を実現することができるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明は、永久磁石と巻線を備えた電動機と、前記電動機の速度に対応する周波数の信号を発生する発振手段を有し、前記巻線に交流電流を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、前記電動機の負荷角の変動によって発生する過渡的な速度変動を吸収する方向に、前記発振手段の出力信号に対するインバータ回路出力電圧の位相を変化させることにより、負荷トルクの変動後に生ずる負荷角および速度の減衰振動を低減することができ、脱調の可能性を十分に低くし、安定な運転を行うことができるものとなる。
【００１８】
第２の発明は、永久磁石と巻線を備えた電動機と、前記巻線に交流電流を供給するインバータ回路を有し、前記インバータ回路は、前記電動機の速度に対応する周波数を出力する発振手段と前記発振手段の位相をシフトする位相シフト手段を有し、前記インバータ回路は、前記電動機に供給される無効電流が所定の値となるように、前記電動機に供給する電圧を制御するともに、前記巻線に供給する電圧位相を前記位相シフト手段の出力に応じた値とすることにより、位置センサレスでベクトル制御と同等の性能が得られ、負荷トルクの変動に対しても安定性の高い運転が行えるものとなる。
【００１９】
第３の発明は、特に、第２の発明の位相シフト手段を、電動機に供給する電圧が高いほど、進相させることにより、比較的簡単な構成でありながら負荷トルクの変動時に発生する負荷角の変動に伴う脱調を効果的に防止することができるものとなる。
【００２０】
第４の発明は、特に、第２の発明の発振手段が、電動機に供給する有効電流が所定値となるように出力周波数を制御することにより、負荷トルク変動が特に大きい場合においても、電動機の実際の速度に応じた駆動制御が行われるものとなり、より安定性の高い運転が可能となるものとなる。
【００２１】
第５の発明は、特に、第４の発明の構成に加え、電動機の速度の設定値を出力する速度設定手段を有し、発振手段の出力周波数が、前記速度設定手段の出力と等しくなるように、有効電流の所定値を変化させることにより、負荷トルク変動が特に大きい場合においても、高い安定性を実現するとともに、設定速度に実際の電動機の速度が近くなるように速度制御を精度良く行うことができるものとなる。
【００２２】
第６の発明は、特に、第１から第５のいずれかの発明の動力発生装置を有する圧縮機と、冷媒と、熱交換器を有し、前記動力発生装置は前記冷媒を圧縮し、前記熱交換器は前記冷媒により熱交換を行うヒートポンプ装置を構成することにより、比較的簡単な構成でありながらも、負荷変動が大きく、慣性モーメントが小さい圧縮機を用いた場合でも、脱調がなく、十分な駆動の安定性が確保できるものとなる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における動力発生装置のブロック図である。図１において、回転子１０１は、永久磁石１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを有し、固定子１０４は、３相の巻線１０５、１０６、１０７を備えた形で、電動機１０８が構成されており、巻線１０５、１０６、１０７に交流電流を供給するインバータ回路１１０が接続されたものとなっている。
【００２５】
ここで、永久磁石１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、いずれも希土類であるネオジウムを用いたもので、磁性体製の回転子１０１内に埋め込んで設けていることから、電流位相をｑ軸に対して進角させた状態で、リラクタンストルクも併用しながら、効率良く運転がなされるものとしているが、特に埋込磁石とすることがどうしても必要というものであるわけではなく、表面磁石形の回転子構成としてもかまわない。
【００２６】
インバータ回路１１０は、電動機１０８の速度に対応する周波数の信号を発生する発振手段１１１、発振手段１１１の出力信号をカウントし、電気角を１度の分解能でカウントする電気角カウンタ１１２、発振手段１１１から電気角カウンタ１１２によってカウントされた電気角に加算することにより、位相をシフトする位相シフト手段１１３を設けており、位相シフト手段１１３は、アンプ１１４、加算手段１１５によって構成したものを用いたもので出力信号としてθを出力するものとなっている。
【００２７】
回転変換手段１１８は、０から３６０度の範囲内で変化するθ信号を受けるとともに、Ｖａ入力から各相の巻線１０５、１０６、１０７へと出力する電圧の大きさに対応し、電気角θの位相に応じた瞬時値を、Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの各信号として、ＰＷＭインバータ１１９に出力するものとなっており、ＰＷＭインバータ１１９は、１５．６２５ｋＨｚ、すなわち６４マイクロ秒周期の三角波のキャリア信号と、デジタル的にマグニチュード・コンペアすることにより、ＰＷＭ変調をかけ、３相６石構成のインバータを適度なデッドタイムを含む駆動信号にて、オンオフ制御することにより、働かせるものとなっている。
【００２８】
ＰＷＭインバータ１１９は、３相の各出力電流を、電流検知手段１２１によって検知するものとなっており、電流検知手段１２１の具体構成としては、従来の技術でも用いていた低電位側の３個のスイッチング素子のエミッタ端子に直列に接続した３本の抵抗に発生する電圧を、それぞれのスイッチング素子のオン期間中に検知して、各相の電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのそれぞれを検知するものとしているが、このような構成以外にも、例えばＤＣＣＴと呼ばれるような、直流電流成分からの周波数特性を持った磁気式の電流検知部品を用いる構成、あるいは３個の低電位側スイッチング素子のエミッタ端子を共通に接続した上で、低電位側の直流入力端子との間に接続した１個の電流検知用の抵抗の電圧を所定のタイミングで検知することにより、３相の各相の電流値を検出するものなども用いることができるものである。
【００２９】
電流検知手段１２１によって検知された３相の各電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、無効電流検知手段１２２に入力され、同時に入力されたθ値に応じた三角関数との乗算処理を行った結果として、電動機１０８に入力された電圧ベクトルと直交する成分の電流、すなわち無効電流Ｉｒの値を割り出すものとなっている。
【００３０】
一方、無効電流設定手段１２４は、駆動する速度における電動機１０８の負荷トルクの範囲をカバーでき、かつ電動機１０８が、高効率が実現できる無効電流の値を設定して出力するものであり、本実施の形態においては、１Ａの無効電流値Ｉｒ＊として設定されているものとなっている。
【００３１】
減算手段１２５は、無効電流設定手段１２４の出力Ｉｒ＊と、無効電流検知手段１２２の出力Ｉｒとの差を求めるもので、その差はＰＩアンプ１２７によって、比例要素と時間積分要素で誤差増幅され、Ｖａ値として回転変換手段１１８に出力される構成となっている。
【００３２】
以上の構成により、本実施の形態のインバータ回路１１０は、電動機１０８に供給される無効電流Ｉｒが所定の値Ｉｒ＊となるように、電動機１０８に供給する電圧の大きさＶａが制御されるものとなり、さらに、巻線１０５、１０６、１０７に供給する電圧位相に関しては、アンプ１１４の出力θｘが加わることから、位相シフト手段１１３の出力θ（＝θ０＋θｘ）に応じた電気角となる。
【００３３】
θｘについては、本実施の形態では、インバータ回路１１０から電動機１０８の巻線１０５、１０６、１０７に供給される電圧の大きさＶａをアンプ１１４入力して、その値が高いほど大きな値をθｘとして出力するものとしていることから、位相シフト手段１１３は、電動機１０８に供給する電圧が高いほど、大きく進相させることになる。
【００３４】
図２は、本実施の形態における位相シフト手段１１３の動作波形図であり、（ア）は電気角カウンタ１１２の出力信号θ０、（イ）は位相シフト手段１１３の出力信号θ、（ウ）はＰＷＭインバータ１１９から出力されるＵ相の電圧Ｖｕの波形を示している。
【００３５】
Ｖｕはθ信号に対してＳＩＮ関数を施した波形となっているが、Ｖｖ、Ｖｗについては、それぞれＶｕと同一の振幅であって、位相が１２０度、２４０度遅れた正弦波の波形となっている。
【００３６】
このように３相の電圧を、位相をずらせた正弦波としていることにより、線間電圧（Ｕ−Ｖ間、Ｖ−Ｗ間、Ｗ−Ｕ間）についても、すべてほぼ正弦波となるものとしているが、例えば２相変調や、３次高調波、３ｎ次高調波の重畳なども一般に用いられており、電圧の利用率が向上するなどの効果があることから、そのような波形を出力するようにしてもよく、いずれにしても、３相の巻線１０５、１０６、１０７にはほぼ正弦波の電圧が印加され、電流波形に関しても、比較的歪みの少ない波形が得られるものとなる。
【００３７】
図３は、電動機１０８を毎分６０００回転で運転している状態における、無効電流Ｉｒの値を一定に保った場合の電動機１０８の発生トルクと、負荷角δ（無負荷誘導起電力と端子電圧、両ベクトルの位相差となる）との関係を示したグラフである。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、永久磁石１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを電動機１０８の回転子１０１内に埋め込んだ構成としていることから、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差によるリラクタンストルクが加味された発生トルクが示されているものとなっている。
【００３９】
無効電流Ｉｒの値を１Ａに保った場合、曲線ｍで示される様に最大１．２５Ｎｍのトルクのピークがδ＝７３［度］程度に存在する特性となり、無効電流の設定値を加減した場合には、それぞれ０Ａ、０．５Ａ、１．５Ａ（いずれも破線）で示すようなカーブとなる。
【００４０】
ピークトルク（最大トルク）の値は、無効電流を大きくするほど大きくなり、トルクのピークの負荷角についても無効電流の値が大きい方が大きいという特性となっている。
【００４１】
負荷トルクが０．６Ｎｍで安定して運転している場合には、Ａ点で示される動作点での動作となるが、０．８５Ｎｍに負荷トルクが増加した場合には、Ｂ点に動作点が移ることになり、負荷角δが４０度から５２度に、その差１２度分が増大するものとなる。
【００４２】
よって、電動機１０８に供給される電圧の位相が不変である場合には、Ａ点からＢ点に移ることによる負荷角δの増加を起こすため過渡的に速度の低下が起こることになるが、これが従来の技術で述べた負荷角と速度における（減衰しながらの）振動の現象が発生する原因となる。
【００４３】
図４は、図３と同等の条件、すなわち毎分６０００回転で、無効電流１Ａに保った状態における、電動機１０８に供給される電圧Ｖａとトルクとの関係を示した特性グラフであり、同期機として通常使用する範囲（トルクのピーク点よりも負荷角が小の範囲）においては、トルクが増大するほどＶａが大となるという特性となっており、前述した動作点ＡからＢに移った場合には、Ｖａの値は、７７Ｖから１１０Ｖに増大するものとなる。
【００４４】
したがって、本実施の形態においては、無効電流を所定値となる１Ａに保った状態で、電圧の大きさＶａに対するインバータ回路１１０からの出力電圧位相を変化させる構成とすることにより、負荷トルク変動によって生ずる振動現象を防止する構成としている。
【００４５】
図５は、本実施の形態のアンプ１１４の特性を示すグラフであり、入力された電動機１０８への電圧設定値Ｖａに対する位相シフト値θｘが変化するものとしており、Ｖａ値が７７Ｖから１１０Ｖに増加する状態を受けて、アンプ１１４から出力されるθｘ値は、４０度から５２度へと、その差１２度分だけ増加するものとなっており、すなわち位相シフト手段１１３は、電動機１０８に供給する電圧Ｖａが高いほど、進相させる特性を実現したものとなっている。
【００４６】
なお、本実施の形態においては、電圧Ｖａとシフト位相θｘとの関係は、ほぼ１本の直線状の関数で定めているものとなっているが、必要であればカーブを持たせても良く、また速度に応じて複数のカーブに切り替えるものとしても良く、また単にＶａの瞬時値の関数としてθｘを定めるだけでなく、時間積分要素を加えたＰＩ特性を持たせたものなどとしても良い。
【００４７】
以上の構成により、本実施の形態においては、図３に示した動作点が、Ａ点からＢ点に移った場合にも負荷角δは１２度増加するが、電圧の位相が１２度進相することになることから、過渡的な速度の低下は発生せず、あたかも図３のカーブｅの点Ｅに移ったのと同様の特性が得られるものとなる。
【００４８】
このように、負荷トルクの変動が生じた際には負荷角は変動するものとなるが、本実施の形態においては、位相シフト手段１１３による電圧位相の変化がなされるため、結果として負荷トルク変動に伴う過渡的な速度の変動が抑えられ、速度が元の速度（すなわち同期速度）に追いつくように加速と減速を繰り返すという振動が大幅に低減されるものとなり、すなわち電動機１０８の負荷角δの変動によって発生する過渡的な速度変動を吸収する方向に、発振手段１１１の出力信号に対するインバータ回路出力電圧の位相が変化されるものとなる。
【００４９】
特に本実施の形態においては、無効電流の値を所定値１Ａになるように、電圧値Ｖａの制御を行うことから、ほぼ正弦波の電流波形で位置センサレスでの運転が可能となり、無効電流Ｉｒの設定値を適切に設定することにより、ベクトル制御とほぼ同様、ｄ−ｑ平面上での電流ベクトルを、電動機１０８が効率良く運転できる位相に保つということも可能となり、比較的簡単な構成でありながら、大きな効果が得られるものとなっている。
【００５０】
しかしながら、無効電流を所定値に保つことがどうしても必要というものでもなく、例えば力率を所定値とする、すなわちインバータ回路１１０から電動機１０８に入力される電圧と、電流ベクトルとの位相差が一定になるように制御する構成などでも良く、更にまた、古来から伝わる同期電動機のように、あらかじめ定めた一定の電圧Ｖａ値で駆動するものなどであっても良いが、いずれの場合においても、負荷角δが負荷トルクの変動に伴って変化していくものとなることから、負荷角δの変動によって発生する過渡的な速度変動を吸収する方向に、発振手段１１１からの出力信号に対するインバータ回路出力電圧の位相を変化させるという構成は、負荷変動時の負荷角や速度の振動を低減し、脱調を抑える構成として、有効に作用するものとなる。
【００５１】
図６は、本実施の形態における（ア）負荷トルク、（イ）負荷角δ、（ウ）電圧シフト位相θｘの波形を示したものであり、時刻ｔ１において、負荷トルクが０．６Ｎｍから０．８５にステップ状に変化した場合を示しているものとなっている。
【００５２】
ｔ１において、負荷トルクが増加した直後、負荷角δが増加し始めると、無効電流を一定とする制御が行われる結果、すみやかに電圧Ｖａが上昇するのに従って、位相シフト手段１１３は、θｘを短時間に４０度からほぼ５２度へと増大するため、電圧位相が進角し、負荷角δの増大が生じても、過渡的な速度の低下を起こさずに、引き続き必要な０．８５Ｎｍのトルクを発生させることができ、その後の速度と負荷角δの減衰しながらの振動も、ほぼ零に抑えることができるものとなる。
【００５３】
よって、過渡的な大きな負荷角δでの動作点を通過することも無いので、脱調の可能性も非常に低くに抑えることが可能となり、極めて安定な動作ができるものとなる。
【００５４】
ちなみに、図７は、図６とは逆に位相シフト手段１１３の特性を、負荷角大、Ｖａ値大において、位相を遅らせるようにした場合における（ア）負荷トルク、（イ）負荷角δ、（ウ）θｘであるが、このようにした場合には、従来の技術よりも負荷角、および速度の減衰振動が大きくなってしまうことになる。
【００５５】
（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施の形態における動力発生装置のインバータ回路１２９のブロック図である。
【００５６】
図８においては、インバータ回路１２９の出力ＵＶＷからの接続は記載されていないが、実施の形態１と同様の電動機１０８が接続されているものとなっている。図８において、有効電流Ｉａと無効電流Ｉｒの両者を検知できる３相／２相変換手段１３０が設けられており、電気角θの三角関数を、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗにマトリクス計算することにより、電動機１０８に印加する電圧と同相成分と直交成分とに分解して出力することで、有効電流と無効電流とに成分を分解しながら出力を行うものとなっている。
【００５７】
この内、無効電流Ｉｒの信号出力については、実施の形態１と同様に、無効電流設定手段１２４の出力Ｉｒ＊との誤差から電動機１０８への印加電圧の大きさＶａの設定値を出力するものとなっている。
【００５８】
一方、有効電流Ｉａに関しては、本実施の形態の場合には、電動機１０８のトルクの状況を感知する値という意味合いを有したものとなっており、発振手段１３１は、有効電流設定手段１３２とＩａ値との差、すなわち誤差を減算器１３３によって算出した値を入力することにより、周波数ω０が設定されるものとなっており、したがって、発振手段１３１は、電動機１０８に供給する有効電流Ｉａが所定値Ｉａ＊と等しくなるように出力周波数ω０を制御するものとなっている。
【００５９】
またその上で、さらに電動機１０８の速度の設定値ω＊を出力する速度設定手段１３５が設けられ、実際の速度に相当する発振手段１３１の出力周波数ω０との差、すなわち速度誤差を減算器１３６にて算出し、その差によって有効電流設定手段１３２は、有効電流の設定値Ｉａ＊を出力するようにしていることから、結果として、電動機１０８の速度、すなわち発振手段１３１の出力周波数ω０は、速度設定手段１３５の出力ω＊と等しくなるように、有効電流Ｉａが制御されるものとなる。
【００６０】
よって、本実施の形態においては、構成の面では、実施の形態１と比較して若干複雑なものとはなるが、速度の設定値ω＊に制御されるものとなり、かつ古来からある同期電動機のような、電動機の動作状態とは無関係である電圧、周波数を持った交流電源に接続されている状態とは大きく異なり、負荷トルクなどの状況に合わせた、負荷への柔軟な対応がなされるものとなるため、負荷トルクの急変などの状況変化に対しても、より以上に対応性が優れたものとなり、脱調などの問題を引き起こす可能性を根絶することができるものとなる。
【００６１】
（実施の形態３）
図９は、本発明の第３の実施の形態におけるヒートポンプ装置のブロック図である。図９において、動力発生装置１５５は、実施の形態１に述べたものを用いており、圧縮機１５６は、動力発生装置１５５の電動機１０８の出力軸に接続されたシリンダ１６０を回転させることにより、代替フロン１３４ａを用いた冷媒１５７を圧縮するものとなっている。
【００６２】
圧縮機１５６によって圧縮された冷媒１５７は、凝縮器とも呼ばれる熱交換器１６１にて、通過する空気を加熱し、その後膨張弁１６２によって減圧され低温となった状態で、蒸発器とも呼ばれる熱交換器１６３にて、通過する空気から熱を奪い取り、気化した冷媒１５７は、再び圧縮機１５６によって圧縮されるという冷凍サイクルなどと呼ばれる状態の構成となっており、吸気管１６５から流入した空気は、熱交換器１６３で冷却され、その後、熱交換器１６１にて加熱されて吹き出し管１６６から出てくるものとなるが、熱交換器１６３を通過した時点で、通過する空気に含まれている水分が結露し、生じた水は排水管１６７から出ていくものとなるため、除湿動作を行う結果となる。
【００６３】
ただし、冷媒１５７の種類としては、フロンや代替フロンに限定されるものではなく、例えば炭酸ガスなどを超臨界条件にまで圧縮して使用するものなどであってもかまわず、その場合には、熱交換器１６１については、ガスクーラーなどと呼ばれる構成のものが使用されることもある。
【００６４】
このような圧縮機１５６においては、シリンダ１６０の構成が例えば２ピストン構成など呼ばれるようなもので、電動機１０８から見ると、回転角度に対するトルク変動分が大きい負荷特性を示すものとなるケースが多い。
【００６５】
よって、負荷トルクの変動に対しての電圧位相の変化を設けた実施の形態１に示した動力発生装置１５５を備えたものとすることによって、負荷角や速度の振動を防ぐという効果が上げられ、脱調などの問題がなく、安定性の高い運転が可能となるものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明にかかる動力発生装置は、インバータ回路が、電動機の負荷角の変動によって発生する過渡的な速度変動を吸収する方向に、発振手段の出力信号に対するインバータ回路出力電圧の位相を変化させることにより、負荷トルクの変動後に生ずる負荷角および速度の減衰振動を低減することができ、脱調の可能性を十分に低くし、安定な動力発生装置が提供できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１における動力発生装置のブロック図
【図２】（ア）同、動力発生装置の位相シフト手段の電気カウンタの信号波形図（イ）同、位相シフト手段の信号波形図（ウ）同、Ｕ相の電圧波形図
【図３】同、動力発生装置の負荷角とトルクの特性グラフ
【図４】同、動力発生装置の電圧Ｖａとトルクの特性グラフ
【図５】同、動力発生装置の位相シフト手段１１３の特性グラフ
【図６】（ア）同、動力発生装置の負荷変動時における負荷トルクの動作波形図（イ）同、負荷角の動作波形図（ウ）同、電圧シフト位相の動作波形図
【図７】（ア）同、動力発生装置の位相シフト手段の特性を逆とした場合の負荷変動時における負荷トルクの動作波形図（イ）同、負荷角の動作波形図（ウ）同、電圧シフト位相の動作波形図
【図８】本発明の実施の形態２における動力発生装置のブロック図
【図９】本発明の実施の形態３におけるヒートポンプ装置のブロック図
【図１０】従来の動力発生装置のブロック図
【図１１】同、動力発生装置のトルクと負荷角δのグラフ
【図１２】（ア）同、動力発生装置の負荷トルクの動作波形図（イ）同、負荷角の動作波形図
【符号の説明】
【００６８】
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ  永久磁石
１０５、１０６、１０７  巻線
１０８  電動機
１１０、１２９  インバータ回路
１１１、１３１  発振手段
１１３  位相シフト手段
１３５  速度設定手段
１５５  動力発生装置
１５６  圧縮機
１５７  冷媒
１６１、１６３  熱交換器
【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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