(57)【要約】【課題】平滑コンデンサを省略しながら電圧の利用率の低下を防止することができる電動機の制御方法および電動機向け制御回路は提供される。【解決手段】周期的に変動するＡＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧の位相は特定される。電動機の回転の位相は特定される。電動機の回転数が制御されて出力電圧の位相に回転の位相は合わせられる。【選択図】図７
2013211954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に変動するＡＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧の位相を特定する工程と、
電動機の回転の位相を特定する工程と、
前記電動機の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転の位相を合わせる工程と
を備えることを特徴とする電動機の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機の制御方法において、前記位相の合わせ込みにあたって、前記出力電圧のゼロクロスを特定する工程と、前記電動機の回転に前記ゼロクロスの時点を照らし合わせる工程とを備えることを特徴とする電動機の制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の電動機の制御方法において、前記出力電圧および前記回転の間で同期を維持する工程と、同期が維持される間に前記出力電圧および前記回転の間で位相ずれが検出されると、前記出力電圧の周期に一致する回転数から前記電動機の回転数を増減する工程とを備えることを特徴とする電動機の制御方法。
【請求項４】
周期的に変動するＡＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧の位相を特定する第１信号を受ける第１ポートと、
電動機の回転の位相を特定する第２信号を受ける第２ポートと、
前記第１ポートおよび前記第２ポートに接続されて、前記電動機の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転の位相を合わせる演算回路と
を備えることを特徴とする電動機向け制御回路。
【請求項５】
周期的に変動するＡＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧の位相を検出する第１検出回路と、
回転子の位相を検出する第２検出回路と、
前記第１検出回路および前記第２検出回路に接続されて、前記回転子の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転子の位相を合わせる演算回路と
を備えることを特徴とする電源モジュール付き電動機。
【請求項６】
請求項５に記載の電源モジュール付き電動機と、前記電源モジュール付き電動機に連結されてピストン室内に圧縮室を区画するピストンとを備えることを特徴とする圧縮機。
【請求項７】
請求項６に記載の圧縮機を備えることを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の制御方法および電動機向け制御回路、並びに、それら制御方法や制御回路を利用した電源モジュール付き電動機および圧縮機および空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば圧縮機に組み込まれる電動機は一般に知られる。電動機の駆動にあたってインバータ回路が用いられる。インバータ回路にはＡＣ／ＤＣ変換回路が接続される。ＡＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧は交流電圧の周期的変動に応じて脈動する。ＡＣ／ＤＣ変換回路に平滑コンデンサが接続されると、ＡＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧は平滑化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５０７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるように、平滑コンデンサの省略が模索される。平滑コンデンサが省略されると、インバータ回路には脈動する直流電圧が供給される。インバータ回路のスイッチング動作に基づき出力電圧の平滑化が試みられる。出力電圧はＡＣ/ＤＣ変換回路の最大出力で平滑化されることはできず、電圧の利用率が低下してしまう。
【０００５】
本発明のいくつかの態様によれば、平滑コンデンサを省略しながら電圧の利用率の低下を防止することができる電動機の制御方法および電動機向け制御回路は提供されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態は、周期的に変動するＡＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧の位相を特定する工程と、電動機の回転の位相を特定する工程と、前記電動機の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転の位相を合わせる工程とを備える電動機の制御方法に関する。
【０００７】
こうして出力電圧の周期的変動と回転の位相とは合わせ込まれる。回転の位相は負荷トルクの周期的変動に同期することから、出力電圧の周期的変動と負荷トルクの周期的変動とは同調することができる。その結果、出力電圧の調整は省略されることができる。負荷トルクの変動に拘わらず電動機の回転むらは抑制されることができる。平滑コンデンサは省略される。回転むらの解消にあたって出力電圧の周期的変動が利用されることから、出力電圧は切り捨てられずに最大限に利用されることができる。電圧の利用率の低下は防止されることができる。
【０００８】
電動機の制御方法は、前記位相の合わせ込みにあたって、前記出力電圧のゼロクロスを特定する工程と、前記電動機の回転に前記ゼロクロスの時点を照らし合わせる工程とを備えることができる。回転子の１回転内で電動機の負荷トルクは変動し、その変動が１回転ごとに繰り返される。こうした負荷トルクの変動は予め特定されることができる。例えば最低負荷トルクの回転位置に出力電圧のゼロクロスが合わせられれば、出力電圧の周期的変動と負荷トルクの周期的変動とは同調することができる。その結果、最大限に回転むらは阻止されることができる。
【０００９】
電動機の制御方法は、前記出力電圧および前記回転の間で同期を維持する工程と、同期が維持される間に前記出力電圧および前記回転の間で位相ずれが検出されると、前記出力電圧の周期に一致する回転数から前記電動機の回転数を増減する工程とを備えることができる。こうして回転数が増減すると、出力電圧の位相に対して電動機の回転の位相はずれていく。回転の位相が出力電圧の位相に一致した時点で回転数が出力電圧に一致する回転数に戻されると、電動機の回転は出力電圧に対して位相の一致を維持したまま出力電圧の周期に同期することができる。出力電圧および回転の間で位相ずれは解消されることができる。
【００１０】
本発明の他の形態は、周期的に変動するＡＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧の位相を特定する第１信号を受ける第１ポートと、電動機の回転の位相を特定する第２信号を受ける第２ポートと、前記第１ポートおよび前記第２ポートに接続されて、前記電動機の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転の位相を合わせる演算回路とを備える電動機向け制御回路に関する。こうした電動機向け制御回路は上述の制御方法の実現にあたって利用されることができる。
【００１１】
本発明の他の形態は、周期的に変動するＡＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧の位相を検出する第１検出回路と、回転子の位相を検出する第２検出回路と、前記第１検出回路および前記第２検出回路に接続されて、前記回転子の回転数を制御して前記出力電圧の位相に前記回転子の位相を合わせる演算回路とを備える電源モジュール付き電動機に関する。こうした電源モジュール付き電動機では前述の制御方法は簡単に実現されることができる。
【００１２】
電源モジュール付き電動機は圧縮機に組み込まれて利用されることができる。このとき、圧縮機は、電源モジュール付き電動機と、前記電源モジュール付き電動機に連結されてピストン室内に圧縮室を区画するピストンとを備えることができる。圧縮機は空気調和装置に組み込まれて利用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る圧縮機の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った水平部分断面図である。
【図３】電動機の制御系を概略的に示す回路図である。
【図４】本実施形態に係る圧縮機の負荷特性の一例を示す図である。
【図５】制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図６】制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態に係る制御の様子を概略的に示すタイムチャートである。
【図８】一実施形態に係る空気調和装置の構成を概略的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１５】
図１は一実施形態に係る圧縮機１１を概略的に示す。圧縮機１１は筐体１２を備える。筐体１２は密閉空間１３を区画する。密閉空間１３は気密に外部空間から隔てられる。筐体１２には第１吸入管１４ａ、第２吸入管１４ｂおよび吐出管１５が接続される。気体は第１および第２吸入管１４ａ、１４ｂから密閉空間１３に流入することができる。密閉空間１３内の気体は吐出管１５から密閉空間の外側に吐出されることができる。
【００１６】
密閉空間１３には電動機１６および圧縮ユニット１７が配置される。電動機１６は駆動軸１８を備える。駆動軸１８は支持板１９に回転自在に支持される。支持にあたって支持板１９には軸受け２１が形成される。支持板１９は筐体１２に固定される。こうして駆動軸１８は筐体１２に回転自在に取り付けられる。
【００１７】
電動機１６は回転子２２および固定子２３を備える。回転子２２は駆動軸１８に固定される。回転子２２は磁極２４を有する。磁極２４は例えば永久磁石で構成されることができる。固定子２３は駆動軸１８の軸心回りに配置される。固定子２３は筐体１２に固定される。固定子２３は磁極２５を有する、磁極２５は例えばインダクタで構成されることができる。磁極２４、２５同士の相互作用で駆動軸１８に回転駆動力は生成されることができる。
【００１８】
圧縮ユニット１７はシリンダ２６を備える。シリンダ２６は筐体１２に固定される。シリンダ２６は上部材、環状の第１中間部材２７、仕切り板２８、環状の第２中間部材２９および下部材３１を備える。ここでは、第１中間部材２７は支持板１９および仕切り板２８の間に挟まれる。これらは順番に重ね合わせられる。相互の接触面は駆動軸１８の軸心に直交する平滑な平面に形成される。接触面同士は気密に接触することができる。同様に、第２中間部材２９は仕切り板２８および下部材３１の間に挟まれる。これらは順番に重ね合わせられる。相互の接触面は駆動軸１８の軸心に直交する平滑な平面に形成される。接触面同士は気密に接触することができる。第１中間部材２７の中空空間は第１ピストン室３２を形成する。第２中間部材２９の中空空間は第２ピストン室３３を形成する。
【００１９】
第１中間部材２７には吸入ポート３４が形成される。吸入ポート３４は第１ピストン室３２に開口する。吸入ポート３４には吸入管１４ａが接続される。こうしてピストン室３２には吸入管１４ａから気体が導入されることができる。同様に、第２中間部材２９には吸入ポート３５が形成される。吸入ポート３５は第２ピストン室３３に開口する。吸入ポート３５には吸入管１４ｂが接続される。こうしてピストン室３３には吸入管１４ｂから気体が導入されることができる。
【００２０】
支持板１９には吐出ポート３６が形成される。吐出ポート３６は第１ピストン室３２に開口する。支持板１９の外側には第１吐出室３７が形成される。吐出ポート３６は第１吐出室３７に接続される。下部材３１には吐出ポート３８が形成される。吐出ポート３８は第２ピストン室３３に開口する。下部材３１の外側には第２吐出室３９が形成される。吐出ポート３７は第２吐出室３９に接続される。第２吐出室３９は第１吐出室３７に接続される。接続にあたって支持板１９、第１中間部材２７、仕切り板２８、第２中間部材２９および下部材３１には貫通経路が形成されればよい。第１吐出室３７は筐体１２内の密閉空間１３に開口する。こうして第１吐出室３７および第２吐出室３９は吐出管１５に接続される。
【００２１】
圧縮ユニット１７は第１ピストン４１を備える。第１ピストン４１は第１ピストン室３２に収容される。第１ピストン４１は駆動軸１８に固定される。第１ピストン４１は支持板１９および仕切り板２８の間にスライド自在に挟まれる。第１ピストン４１は駆動軸１８の軸心回りに途切れなく駆動軸１８を囲む環状に形成される。第１ピストン４１の上面および下面は１対の相互に平行な平面で仕切られる。上面および下面は駆動軸１８の軸心に直交する。第１ピストン４１は駆動軸１８の軸心回りで全周にわたって上面で支持板１９の下向き面に気密に接触し下面で仕切り板２８の上向き面に気密に接触する。
【００２２】
圧縮ユニット１７は第２ピストン４２を備える。第２ピストン４２は第２ピストン室３３に収容される。第２ピストン４２は駆動軸１８に固定される。第２ピストン４２は仕切り板２８および下部材３１の間にスライド自在に挟まれる。第２ピストン４２は駆動軸１８の軸心回りに途切れなく駆動軸１８を囲む環状に形成される。第２ピストン４２の上面および下面は１対の相互に平行な平面で仕切られる。上面および下面は駆動軸１８の軸心に直交する。第２ピストン４２は駆動軸１８の軸心回りで全周にわたって上面で仕切り板２８の下向き面に気密に接触し下面で下部材３１の上向き面に気密に接触する。
【００２３】
図２に示されるように、第２ピストン室３３は駆動軸１８に同軸の円筒面で仕切られる。第２ピストン４２は駆動軸１８の軸心から偏心して駆動軸１８に固定される。第２ピストン４２は駆動軸１８の軸心から最も離れる１母線で第２ピストン室３３の内壁面に接触する。駆動軸１８が軸心回りで回転すると、第２ピストン４２は当該母線で第２ピストン室３３の内壁面に接触し続けることができる。第２ピストン室３３の内壁面と第２ピストン４２の外壁との間には圧縮室が区画される。
【００２４】
第２ピストン室３３内で第２中間部材２９には羽根板４３が組み込まれる。羽根板４３は駆動軸１８の軸心を含む平面に沿って広がる。羽根板４３は駆動軸１８の軸心を含む平面に平行に駆動軸１８の軸心に対して進退自在に羽根溝４４に挿入される。羽根板４３は仕切り板２８および下部材３１の間で直線的に延びる接触縁４３ａを有する。羽根板４３は接触縁４３ａで第２ピストン４２の外壁に接触する。羽根板４３には第２ピストン４２に向かって押し付け力が付与される。その結果、第２ピストン４２の偏心に拘わらず第２ピストン４２の回転時に羽根板４３の接触縁４３ａは第２ピストン４２の外壁に接触し続けることができる。第１ピストン４１は第２ピストン４２と同様に第１ピストン室３２に収容される。
【００２５】
羽根板４３の働きで圧縮室は二分割される。第２ピストン４２の回転方向で羽根板４３の下流側には第２ピストン室３３の内壁面と第２ピストン４２との間に拡張室４６が区画される。拡張室４６には吸入ポート３５が開口する。吸入ポート３５はできる限り羽根板４３に近接して配置される。第２ピストン４２の回転方向で羽根板４３の上流側には第２ピストン室３３の内壁面と第２ピストン４２との間に縮小室４７が区画される。縮小室４７には吐出ポート３８が開口する。吐出ポート３８はできる限り羽根板４３に近接して配置される。第２ピストン４２の回転に応じて吸入ポート３５が閉じられると、縮小室４７は最大限に拡大する。その後、縮小室４７は縮小する。その結果、縮小室４７内の気体は圧縮される。圧縮された気体は吐出ポート３８から吐出される。縮小室４７が縮小していく間、平行して拡張室４６は拡大していく。拡張室４６には吸入ポート３５から気体が導入される。こうして第２ピストン４２の１回転ごとに気体の導入および圧縮が実現される。同様に、第１ピストン４１の１回転ごとに気体の導入および圧縮は実現される。ただし、第１ピストン４１の圧縮行程と第２ピストン４２の圧縮行程とは駆動軸１８の回転角で１８０度の位相差が設定される。
【００２６】
図３は電動機の制御系を概略的に示す。なお、本実施形態に係る電動機１６は４極電動機である。電動機１６には電源モジュール５１が接続される。電源モジュール５１は電源回路５２およびインバータ回路５３を備える。電源回路５２はＡＣ／ＤＣ変換回路５４を備える。ＡＣ／ＤＣ変換回路５４は交流電源５５に接続される。ＡＣ／ＤＣ変換回路５４は交流電圧を全波整流する。その結果、ＡＣ／ＤＣ変換回路５４は直流電圧を出力する。
【００２７】
インバータ回路５３はＵ相、Ｖ相およびＷ相に対応して３群のスイッチング素子５６ａ、５６ｂを備える。個々の群ごとにスイッチング素子５６ａ、５６ｂは直列に接続される。スイッチング素子５６ａ、５６ｂには電界効果トランジスタ（例えばＭＯＳＦＥＴ）が用いられることができる。上流のスイッチング素子５６ａのソースにＡＣ／ＤＣ変換回路５４の正極端子が接続される。上流のスイッチング素子５６ａのドレインに下流のスイッチング素子５６ｂのソースが接続される。上流のスイッチング素子５６ａのドレインおよび下流のスイッチング素子５６ｂのソースに群ごとに固定子２３の磁極２５の巻線が接続される。下流のスイッチング素子５６ｂのドレインにはＡＣ／ＤＣ変換回路５４の負極端子が接続される。
【００２８】
スイッチング素子５６ａ、５６ｂのゲートには制御回路５７が接続される。制御回路５７は各スイッチング素子５６ａ、５６ｂのゲートに制御信号を供給する。制御信号の供給にあたって制御回路５７はＰＷＭ（パルス幅変調）制御を実行する。個々の群ごとに上流のスイッチング素子５６ａおよび下流のスイッチング素子５６ｂのいずれかでゲートに制御電圧が供給される。制御電圧が供給されると、ＡＣ／ＤＣ変換回路５４の出力はＵ相、Ｖ相およびＷ相ごとに磁極２５の巻線に供給される。後述されるように、スイッチング素子５６ａ、５６ｂのオンオフが規定のパターンで繰り返される結果、固定子２３に対して回転子２２は回転する。こうして電動機１６は作動する。
【００２９】
制御回路５７にはゼロクロス検出回路（第１検出回路）５８および位置検出回路（第２検出回路）５９が接続される。制御信号の生成にあたって制御回路５７はゼロクロス検出回路５８および位置検出回路５９の出力を参照する。ゼロクロス検出回路５８および位置検出回路５９は制御回路５７の第１ポート５７ａおよび第２ポート５７ｂにそれぞれ接続されることができる。第１ポート５７ａおよび第２ポート５７ｂは例えば制御回路５７を構成するマイクロプロセッサーチップのそれぞれ１端子で提供されることができる。
【００３０】
ゼロクロス検出回路５８はＡＣ／ＤＣ変換回路５４に接続される。ゼロクロス検出回路５８はＡＣ／ＤＣ変換回路５４の入力電圧のゼロ点を検出する。ＡＣ／ＤＣ変換回路５４は交流電流を整流することから、その出力電圧は一定の周期（電源電圧周期の１／２倍）で変動する。ゼロ点同士の間隔が変動の周期に相当する。したがって、出力電圧のゼロ点が検出されれば、出力電圧の位相は特定されることができる。ゼロクロス検出回路５８はゼロクロス信号（第１信号）を出力する。ゼロクロス信号でＡＣ／ＤＣ変換回路５４の出力電圧の位相は特定される。
【００３１】
位置検出回路５９は固定子２３に対して回転子２２の位置を検出する。検出にあたってＵ相、Ｖ相およびＷ相の誘起電圧が監視される。誘起電圧は基準電圧に比較される。電動機１６はいわゆるセンサーレスに構成される。回転子２２上に検出点が設定される。検出点の通過が均一な角度間隔の固定点で監視される。通過のたびに位置検出回路５９は回転子の位置信号（第２信号）を出力する。すなわち、位置信号で回転子２２の位置は特定される。電動機１６の負荷トルクは回転子２２の１回転内で変動し、その変動が１回転ごとに繰り返される。したがって、負荷トルクの変動は回転子２２の位置に関連づけられることができる。こうして位置信号で回転子２２の負荷トルクの位相は特定されることができる。ここでは、図４に示されるように、電動機１６の負荷トルクは２つのピストン４１、４２の作用で回転子２２の１／２回転の周期で変動する。
【００３２】
次に制御回路５７の動作を説明する。制御回路５７は演算回路を含む。演算回路は所定のソフトウェアプログラムに基づき動作を実現することができる。その他、制御回路５７は個々の動作に対応する機能ブロックを有するハードウェアで構成されることができる。図５に示されるように、制御回路５７は電動機１６の回転数を制御する。ステップＳ１で圧縮機１１の起動処理を実施する。ステップＳ２で制御回路５７は位置検出回路５９から位置信号を取得する。位置信号を取得すると、ステップＳ３で制御回路５７は電動機１６の相を切り替える。スイッチング素子５６ａ、５６ｂが切り替えられる。位置検出信号はスイッチング素子５６ａ、５６ｂの切り替えのトリガーとなる。
【００３３】
ステップＳ４では制御回路５７は今回の位置信号の時点と前回の位置信号の時点とに基づき時間間隔を算出する。この時間間隔は電動機１６の相の時間長さに相当する。回転速度が上昇すると、相の時間長さは短縮される。回転速度が下降すると、相の時間長さは増大する。
【００３４】
ステップＳ５で制御回路５７は時間長さに基づき回転子２２の回転速度すなわち実回転数を算出する。ここでは、個々の相は１２分割の角度範囲で固定されるため、時間間隔から簡単に回転速度は算出されることができる。ステップＳ６で制御回路５７は指示回転数に実回転数を照らし合わせる。実回転数が指示回転数を下回っていれば、ステップＳ７で制御回路５７はＰＷＭ制御のパルス幅を増してインバータ回路５３の出力電圧を上げる。その結果、実回転数の上昇が見込まれる。制御回路５７の処理動作はステップＳ２に戻る。制御回路５７は次の位置信号の入力まで待機する。ステップＳ８で実回転数が指示回転数を上回っていれば、制御回路５７はステップＳ９でＰＷＭ制御のパルス幅を縮小してインバータ回路５３の出力電圧を下げる。その結果、実回転数の下降が見込まれる。制御回路５７の処理動作はステップＳ２に戻る。実回転数が指示回転数に一致すれば、制御回路５７の処理動作はステップＳ８からステップＳ２に戻る。こうして回転子２２の回転は指示回転数に維持される。
【００３５】
その一方で、制御回路５７は、図６に示されるように、回転子２２の回転数を制御することで結果として負荷トルクの位相を制御する。負荷トルクの位相は位置信号に対応する。この制御では回転子２２の特定の位置は出力電圧のゼロクロスに合わせ込まれる。ステップＴ１で制御回路５７はゼロクロス信号を取得する。ゼロクロス信号を取得すると、ステップＴ２で制御回路５７はゼロクロス信号の取得の時点で電動機１６の相を特定する。特定された相は記憶される。前述のように、負荷トルクの変動は回転子２２の位置に関連づけられることから、相の記憶に応じて負荷トルクの位相は記憶されることができる。
【００３６】
ステップＴ３で制御回路５７は今回のゼロクロス信号の時点と前回のゼロクロス信号の時点との時間間隔を算出する。この時間間隔は出力電圧の周期に相当する。この出力電圧の周期は交流電源５５の電圧周波数の２倍である。したがって、交流電源５５の電圧周波数が低下すれば、出力電圧の周期は延びる。
【００３７】
ステップＴ４で制御回路５７は出力電圧の周期に基づき電源周波数を算出する。ステップＴ５で制御回路５７は回転制御の指示回転数を設定する。指示回転数には電源周波数（交流電源５５の電圧周波数）に相当する回転数が設定される。したがって、出力電圧の変動と負荷トルクの変動とは同期する。
【００３８】
ステップＴ６で制御回路５７は指示回転数に実回転数を照らし合わせる。実回転数が指示回転数に一致すれば、制御回路５７はステップＴ７で出力電圧および回転子２２の回転同期の間の位相ずれを検出する。制御回路５７は出力電圧および負荷トルクの間で同期が維持されると判断する。実回転数が指示回転数からずれていれば、制御回路５７は位相制御を終了する。出力電圧および負荷トルクの間で同期が確保されないと制御回路５７は判断する。制御回路５７の処理動作はステップＴ１に戻る。制御回路５７は次のゼロクロス信号の入力まで待機する。
【００３９】
位相ずれの検出にあたって制御回路５７はステップＴ２で記憶した回転子２２の位置を呼び出す。回転子２２の位相が所望の位相に一致すれば、制御回路５７の処理動作はステップＴ１に戻る。位相ずれは確認されない。制御回路５７は次のゼロクロス信号の入力まで待機する。ステップＴ７で位相ずれが確認されると、制御回路５７はステップＴ８で指示回転数を設定し直す。制御回路５７は微小な回転数βだけ電源周波数に相当する回転数から指示回転数を増減する。
【００４０】
ステップＴ８で指示回転数が設定し直されると、制御回路５７はステップＴ９で位相ずれの解消を監視する。位相ずれが解消されれば、制御回路５７はステップＴ１０で指示回転数を設定し直す。指示回転数は電源周波数に相当する回転数に戻される。その結果、再び出力電圧および回転子２２の回転の間で同期が確保される。位相の一致は維持される。
【００４１】
ステップＴ９で位相ずれが解消されていなければ、制御回路５７はステップＴ１１で次のゼロクロス信号の入力まで待機する。ゼロクロス信号を取得すると、制御回路５７はステップＴ１２で電動機１６の相を特定する。特定された相は記憶される。こうして位相ずれが解消されるまで、ステップＴ９、Ｔ１１およびＴ１２の処理は繰り返される。その結果、出力電圧および負荷トルクの間で位相は一致する。
【００４２】
図７に示されるように、電源モジュール５１ではスイッチング素子５６ａ、５６ｂのオンオフが切り替えられる。例えばスイッチング素子５６ａ（Ｕ）およびスイッチング素子５６ｂ（Ｙ）に制御信号が供給されると、電動機１６でＵＹ相は確立される。回転子２２の半回転にあたって「ＵＹ相」「ＵＺ相」「ＶＺ相」「ＶＸ相」「ＷＸ相」「ＷＹ相」が順番に確立される。こうしてスイッチング素子５６ａ、５６ｂの組み合わせに応じて「相」が切り替えられる。ここで、第１ピストン４１および第２ピストン４２は駆動軸１８に固定されることから、圧縮機１１の負荷変動は電動機１６の相に関連づけられる。ここでは、電動機１６の「ＵＹ相」は圧縮機１１の最軽負荷相に相当する。
【００４３】
図７に示されるように、ＡＣ／ＤＣ変換回路５４に平滑コンデンサが接続されないことから、ＡＣ／ＤＣ変換回路５４の出力電圧は交流電圧の周期Ｔの２分の１の周期で変動する。ＰＷＭ制御のデューティ比が１００％で維持されると、インバータ回路５３の出力電圧はＴ／２の周期で変動する。このとき、圧縮機１１の負荷の最軽負荷相と出力電圧のゼロクロスの時点とが合わせ込まれると、出力電圧の変動と負荷トルクの変動とは同調することができる。出力電圧の周期的変動と負荷トルクの周期的変動とは合わせ込まれる。その結果、出力電圧の調整は省略されることができる。出力電圧は負荷トルクの変動を反映することから、負荷トルクの変動に拘わらず電動機１６の回転むらは抑制されることができる。回転むらの解消にあたって出力電圧の周期的変動が利用されることから、出力電圧は切り捨てられずに最大限に利用されることができる。電圧の利用率の低下は防止されることができる。ここでは、最軽負荷相は最低負荷トルクの回転位置に相当する。
【００４４】
前述のように回転子２２の１回転内で電動機１６の負荷トルクは変動し（図４参照）、その変動が１回転ごとに繰り返される。こうした負荷トルクの変動は予め特定されることができる。前述のように最低負荷トルクの回転位置に出力電圧のゼロクロスが合わせられれば、出力電圧の周期的変動と負荷トルクの周期的変動とは同調することができる。増減のタイミングが一致する。その結果、最大限に回転むらは阻止されることができる。
【００４５】
本実施形態では位相の制御にあたって指示回転数は電源周波数に相当する回転数から意図的にずらされる。こうして回転数がずれると、出力電圧の位相に対して電動機１６の回転の位相はずれていく。回転の位相が出力電圧の位相に一致した時点で回転数が出力電圧に一致する回転数に戻されると、電動機１６の回転は出力電圧に対して位相の一致を維持したまま出力電圧の周期に同期することができる。出力電圧および負荷トルクの間で位相ずれは解消されることができる。
【００４６】
図８は空気調和装置の構成を概略的に示す。空気調和装置１０１は圧縮機１１を備える。圧縮機１１は第１循環経路１０２に組み込まれる。第１循環経路１０２は四方弁１０３の第１口１０３ａおよび第２口１０３ｂを相互に結ぶ。圧縮機１１の第１および第２吸入管１４ａ、１４ｂは四方弁１０３の第１口１０３ａに冷媒配管を介して接続される。第１口１０３ａからガス冷媒は圧縮機１１の第１および第２吸入管１４ａ、１４ｂに供給される。圧縮機１１は低圧のガス冷媒を所定の圧力まで圧縮する。圧縮機１１の吐出管１５は四方弁１０３の第２口１０３ｂに冷媒配管を介して接続される。圧縮機１１の吐出管１５からガス冷媒は四方弁１０３の第２口１０３ｂに供給される。第１循環経路１０２は例えば銅管などの冷媒配管で形成される。
【００４７】
四方弁１０３の第３口１０３ｃおよび第４口１０３ｄには第２循環経路１０４を形成する冷媒配管が接続される。第２循環経路１０４は四方弁１０３の第３口１０３ｃおよび第４口１０３ｄを相互に結ぶ。第２循環経路１０４には、第３口１０３ｃ側から順番に室外熱交換器１０５、膨張弁１０６および室内熱交換器１０７が組み込まれる。室外熱交換器１０５は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーの交換を実現する。室内熱交換器１０７は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱エネルギーの交換を実現する。第２循環経路１１０４は例えば銅管などの冷媒配管で形成されればよい。
【００４８】
室外熱交換器１０５に関連づけられて送風ファン１０８が設置される。送風ファン１０８は羽根車の回転に応じて気流を生成する。気流は室外熱交換器１０５を通過する。通過する気流の流量は羽根車の毎分回転数に応じて調整される。気流の流量に応じて室外熱交換器１０５では冷媒と空気との間で交換される熱エネルギー量が調整される。
【００４９】
室内熱交換器１０７に関連づけられて送風ファン１０９が設置される。送風ファン１０９は羽根車の回転に応じて気流を生成する。気流は室内熱交換器１０７を通過する。通過する気流の流量は羽根車の毎分回転数に応じて調整される。気流の流量に応じて室内熱交換器１０７では冷媒と空気との間で交換される熱エネルギー量が調整されることができる。室内熱交換器１０７および送風ファン１０９は例えば室内機に組み込まれる。室内機は例えば建物内の室内空間ＲＭに設置される。その他、室内機は室内空間ＲＭに相当する環境空間に設置されればよい。
【００５０】
冷房運転が設定されると、四方弁１０３は第２口１０３ｂおよび第３口１０３ｃを相互に接続し第１口１０３ａおよび第４口１０３ｄを相互に接続する。したがって、圧縮機１１から高温高圧の冷媒が室外熱交換器１０５に供給される。冷媒は室外熱交換器１０５、膨張弁１０６および室内熱交換器１０７を順番に流通する。室外熱交換器１０５では冷媒の熱エネルギーが外気に放出される。膨張弁１０６で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室内熱交換器１０７で周囲の空気から吸熱する。冷気が生成される。冷気は送風ファン１０９の働きで室内空間ＲＭに流される。
【００５１】
暖房運転が設定されると、四方弁１０３は第２口１０３ｂおよび第４口１０４ｄを相互に接続し第１口１０３ａおよび第３口１０３ｃを相互に接続する。圧縮機１１から高温高圧の冷媒が室内熱交換器１０７に供給される。冷媒は室内熱交換器１０７、膨張弁１０６および室外熱交換器１０５を順番に流通する。室内熱交換機１０７では冷媒の熱エネルギーが周囲の空気に放出される。暖気が生成される。暖気は送風ファン１０９の働きで室内空間ＲＭに流される。膨張弁１０６で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室外熱交換器１０５で周囲の空気から吸熱する。その後、冷媒は圧縮機１１に戻される。
【００５２】
その他、圧縮機１１は冷蔵庫、冷凍庫、冷蔵商品ケース、冷凍商品ケース、車載用空調装置、その他の機器で使用されることができる。その他、圧縮機１１には、前述のようなロータリーピストンだけでなく、レシプロピストンやスクロールピストンが用いられることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１１  圧縮機、１６  電動機、５４  ＡＣ／ＤＣ変換回路、５７  制御回路、５７ａ  第１ポート、５７ｂ  第２ポート、５８  第１検出回路（ゼロクロス検出回路）、５９  第２検出回路（位置検出回路）。
【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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