(57)【要約】【課題】本発明は、回転子の位相を変更することで誘起電圧を可変にする永久磁石同期機モータにおいて、一方向の駆動であり且つ磁石選定を行う必要のない可変磁力構成が可能な永久磁石同期機を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の永久磁石同期機は、巻線を有する固定子と、モータ軸と、モータ軸に固定され、極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された第１回転子、及び、第１回転子に対に対して軸方向に配置され、極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された第２回転子、を有する回転子と、を備え、第２回転子は、固定子に対する順方向のトルクにより、第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させず、固定子に対する逆方向のトルクにより、第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させる可変機構を有する。【選択図】図２
2016012950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を有する固定子と、
モータ軸と、
前記モータ軸に固定され、極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された第１回転子、及び、前記第１回転子に対に対して軸方向に配置され、極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された第２回転子、を有する回転子と、
を備え、
前記第２回転子は、前記固定子に対する順方向のトルクにより、前記第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させず、前記固定子に対する逆方向のトルクにより、前記第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させる可変機構を有する
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項２】
請求項１において、
前記回転子は前記固定子の内周側に空隙を介して回転可能に配置された
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項３】
請求項２において、
前記可変機構は前記第１回転子と前記第２回転子との間に配置された
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項４】
請求項１において、
前記回転子は前記固定子に対して軸方向に空隙を介して回転可能に配置された
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記可変機構は、前記モータ軸に固定され、且つ、前記固定子に対する順方向のトルクにより回転可能であり、前記固定子に対する逆方向のトルクにより回転不可となる逆回転防止機構を有する
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかにおいて、
前記第１回転子の磁束量と前記第２回転子の磁束量が異なる
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかにおいて、
直流電力を交流電力へ変換した電力を出力する電力変換器と、
前記電力変換器に流れる直流母線電流を検出する直流母線電流検出回路と、
直流母線電流検出回路で検出された直流母線電流情報に基づいて印加電圧指令値を算出するベクトル演算部と、
を有する制御装置を備える
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項８】
請求項７において、
前記制御装置は、前記回転子の回転方向に対して逆向きのトルクを印加することで、前記第２回転子の前記第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させる
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項９】
請求項７において、
前記制御装置は、前記回転子の回転速度を減速することで、前記第２回転子の前記第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させる
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項１０】
請求項７において、
前記制御装置は、前記回転子を逆回転することで、前記第２回転子の前記第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させる
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れかにおいて
前記回転数が所定の回転数以下の場合は、前記第１回転子及び前記第２回転子の前記界磁用磁石の極性を合わせる位置に前記第２回転子の周方向位置を変化させ、前記回転数が所定の回転数以下の場合は、前記第１回転子及び前記第２回転子の前記界磁用磁石の極性がずれる置に前記第２回転子の周方向位置を変化させる
ことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れかにおいて、
前記可変機構はラチェット機構である
ことを特徴とする永久同期機。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れかに記載の永久磁石同期機を搭載したことを特徴とする圧縮機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の圧縮機を搭載したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期機及びこの永久磁石同期機を用いた圧縮機及び空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調機などに使用される永久磁石同期機制御装置（以下「モータ制御装置」という。）は小型化・部品点数削減、高効率・高出力化への要求が強く、これらの要求を実現する技術が多数開発されている。
【０００３】
モータ制御装置の高効率化の要求に対しては、電動機として永久磁石モータの適用が一般的であるが、更なる高効率化のために、空調機の通常運転時（低速回転域）に高効率となる設計が行われている。しかし、電動機を低速回転で高効率となるように設計すると、高速域で高効率となるように設計されたモータに対して大きな誘起電圧が発生する。
【０００４】
このため、低速回転で高効率となるよう設計されたモータは、大きな印加電圧を必要するため、回転数を上昇させた場合、図１に示すように、電力変換器の供給可能電圧に到達する回転数N１及び電動機出力トルク限界となる回転数N２が低下し、高出力化が困難となる。
【０００５】
このような、高効率設計された誘起電圧の大きなモータを高出力化する方式として、誘起電圧を可変とする可変磁力構成を有する永久磁石同期機が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１では、モータの回転方向により二分割された回転子の軸方向位置を変更し、回転子の位相を変更することで誘起電圧を可変にする技術が提案されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献２では、保持力の弱い磁石の磁力を変更することにより誘起電圧を可変にする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２６２５３４号公報
【特許文献２】特開２００６−５２１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１には、モータの回転方向により二分割された回転子の軸方向位置を変更し、回転子の位相を変更することで誘起電圧を可変にする方式が示されている。しかし、この方式では、回転子が逆回転に駆動されない場合は誘起電圧を可変とすることができない。
【００１０】
また、特許文献２には、保持力の弱い磁石の磁力を変更することで誘起電圧を可変にする方式が示されている。しかし、この方式では、保持力の弱い磁石の選定が必要となる。言い換えると、磁石を自由に選定することができなくなる。
【００１１】
そこで本発明は、回転子の位相を変更することで誘起電圧を可変にする永久磁石同期機モータにおいて、一方向の駆動であり且つ磁石選定を行う必要のない可変磁力構成が可能な永久磁石同期機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の永久磁石同期機は、巻線を有する固定子と、モータ軸と、モータ軸に固定され、極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された第１回転子、及び、第１回転子に対に対して軸方向に配置され、極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された第２回転子、を有する回転子と、を備え、第２回転子は、固定子に対する順方向のトルクにより、第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させず、固定子に対する逆方向のトルクにより、第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させる可変機構を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転子の位相を変更することで誘起電圧を可変にする永久磁石同期機モータにおいて、一方向の駆動であり且つ磁石選定を行う必要のない可変磁力構成が可能な永久磁石同期機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電動機の回転数に対する電圧・電流・出力トルクの関係を示した概略図である。
【図２】実施例１の永久磁石同期機１の全体構成を示す概略図である。
【図３】実施例１のモータ制御装置８の全体構成を示すブロック図である。
【図４】実施例１の永久磁石同期機１の動作説明を示す概略図である。
【図５】実施例１の永久磁石同期機１の動作説明を示す概略図である。
【図６】実施例１の永久磁石同期機１の磁束と誘起電圧を示す概略図である。
【図７】実施例１の永久磁石同期機１の回転子４Ｂをモータ制御装置８で可変動作させる動作説明を示す概略図である。
【図８】実施例１の永久磁石同期機１の回転子４Ｂをモータ制御装置８で可変動作させる動作説明を示す概略図である。
【図９】実施例１の永久磁石同期機１について、回転数Ｎ３で磁束及び誘起電圧の変更動作を行った場合の概略図である。
【図１０】実施例２の永久磁石同期機１Ａの全体構成を示す概略図である。
【図１１】実施例２の永久磁石同期機１Ａの動作説明を示す概略図である。
【図１２】実施例３の永久磁石同期機１Ｂの全体構成を示す概略図である。
【図１３】実施例３の永久磁石同期機１Ｂの動作説明を示す概略図である。
【図１４】実施例３の永久磁石同期機１Ｂの動作説明を示す概略図である。
【図１５】実施例３の永久磁石同期機１Ｂの磁束と誘起電圧を示す概略図である。
【図１６】実施例４の永久磁石同期機１Ｃの全体構成を示す概略図である。
【図１７】実施例４の永久磁石同期機１Ｃの動作説明を示す概略図である。
【図１８】実施例５の永久磁石同期機１Ｄの全体構成を示す概略図である。
【図１９】実施例５の永久磁石同期機１Ｄの動作説明を示す概略図である。
【図２０】実施例６の空調機の構成を示す概略図である。
【図２１】実施例６の圧縮機駆動モータの効率を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の永久磁石同期機は、巻線を有する固定子と、モータ軸と、モータ軸に固定され、極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された第１回転子、及び、第１回転子に対に対して軸方向に配置され、極性の異なる界磁用磁石が回転方向に交互に配置された第２回転子、を有する回転子と、を備え、第２回転子は、固定子に対する順方向のトルクにより、第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させず、固定子に対する逆方向のトルクにより、第１回転子に対する相対的な周方向位置を変化させる可変機構を有する。本発明によれば、回転子の位相を変更することで誘起電圧を可変にする永久磁石同期機モータにおいて、低速域で高効率設計された電動機を高速域において高出力に駆動することが可能となるとともに、一方向の駆動であり且つ磁石選定を行う必要のない可変磁力構成が可能な永久磁石同期機を提供することができる。
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の第１の実施例を図２−図９を用いて説明する。本実施例は、本発明の永久磁石同期機１（以下「モータ」という。）を、PWM制御で駆動するモータ制御装置６に適用した場合であり、分割された回転子の周方向の位相の変更により誘起電圧を可変にする例を説明する。
【００１８】
図２に示すように、モータ１は、巻線を有する固定子２と、固定子２の内側に配置されてモータ軸３に固定された回転子４Ａと、モータ軸３に対してラチェット機構部５によりモータ回転方向の逆向きに周方向位置を変更可能な回転子４Ｂで構成される。
【００１９】
図２に示すように、ラチェット機構部５は、回転方向の逆向き方向に溝が深くなる機構部５Ａと、止め板５Ｂ及びバネ５Ｃにより構成され、回転子４Ｂをモータ回転方向に対して逆向きに周方向位置を変更可能に構成される。
【００２０】
図３に示すように、モータ１を駆動するモータ制御装置６は、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路８と、電力変換回路８に流れる直流母線電流を検出する直流母線電流検出回路９と、直流母線電流検出回路９で検出された直流母線電流情報９Ａを基にベクトル制御を行う制御装置１０により駆動される。
【００２１】
制御装置１０は、直流母線電流検出回路９で検出された直流母線電流情報９Ａをもとにモータ１への印加電圧指令１１Ａを演算するベクトル制御部１１と、印加電圧指令１１Ａとキャリア信号を基にしてPWMパルス信号１２Aへ変換するPWMパルス作成部１２から構成される。また、電力変換回路８は、IGBTとダイオードなどの半導体スイッチング素子から構成された電力変換主回路８Ａと、ＰＷＭパルス作成部１２からのＰＷＭパルス信号１２Ａに基づいて主回路のIGBTへのゲート信号を発生するゲート・ドライバ８Ｂから構成される。
【００２２】
ここで、直流母線電流検出回路９による相電流情報の取得は、特開２００４−４８８８６号公報に開示されている方式など、一般的な方式を用いることが可能であり、検出方式を特定するものではない。また、ベクトル制御部１１は「高速用永久磁石同期モータの新ベクトル制御方式の検討」(電学論Ｄ,Vol.１２９ (２００９) No.１ pp.３６-４５)や「家電機器向け位置センサレス永久磁石同期モータの簡易ベクトル制御」(電学論Ｄ,Vol.１２４ (２００４) No.１１ pp.１１３３-１１４０)で提案されている方式など、一般的なベクトル制御を用いることで実現可能であり、制御方式を特定するものではない。
【００２３】
次に、本実施例のモータ１及びモータ制御装置６の動作について、図４−図９を用いて説明する。
【００２４】
空調機の圧縮機駆動システムやポンプ用モータ等は、定常的に一定方向で回転することで圧縮機・ポンプを駆動する。このため、モータ軸に対して回転子がモータ回転方向の逆向きに周方向位置が変更可能であっても、定常的な動作には影響を与えない。本実施例は基本的にこのような特性を用いたものである。
【００２５】
本実施例のモータ１では、モータ軸に固定された回転子と、ラチェット機構部によりモータ回転方向の逆向きに周方向位置を変更可能な回転子とを用いて、回転子の周方向位置を相対的に変更することで、モータ１で発生する誘起電圧を変更可能としている。
【００２６】
図４では、回転子４Ａと回転子４Ｂの永久磁石の極性が周方向位置に対して同じ位置に並んでいる。ここで、図５のように、回転子４Ｂを回転方向とは逆向きに周方向位置を変えることで永久磁石の極性を周方向位置に対してずらした位置とすることが可能となる。
【００２７】
このように、回転子４Ａと回転子４Ｂの周方向位置を相対的に変化させることで、図６に示すように、磁束量を永久磁石の極性が周方向位置に対して同じ位置に並んだ場合の磁束φ１に対して、永久磁石の極性を周方向位置に対してずらすことで磁束φ２のように磁束φ１に対して小さくすることが可能となる。これにより、モータが回転することで発生する誘起電圧をＥ１からＥ２へと小さく変更することが可能となる。
【００２８】
上記したように、回転子４Ａと回転子４Ｂの周方向位置を相対的に変化させるためには、回転子４Ａに対して回転子４Ｂをモータ回転方向に対して逆向きに回転させることで実現可能となる。
【００２９】
このため、具体的に、図３で示したモータ制御装置６により、一定方向で回転しているモータ１に対して、図７に示すような逆トルクを印加する動作、又は、図８に示すような回転数を減少させる動作を行うことで、回転子４Ａと回転子４Ｂの周方向位置を相対的に変更することが可能となる。
【００３０】
なお、本実施例では、図２のように、ラチェット機構５により、回転子４Ｂをモータ回転方向の逆向きに周方向位置を変更可能な構成として説明を行った。しかし、回転子４Ｂをモータ回転方向の逆向きに周方向位置を変更可能な構成とする方式はこのような方式に限定されるものではなく、例えばワンウェイクラッチ、カムクラッチなど様々な方式で可能である。
【００３１】
また、本実施例では、図７及び図８に示すように、モータ制御装置６により、回転子４Ａと回転子４Ｂの周方向位置を相対的に変更する方式の説明を行った。しかし、回転子４Ａに対して回転子４Ｂをモータ回転方向に対して逆向きに回転させる方式は上記方式に限定されるものではなく、例えば、モータ１の停止時からの逆回転動作、外部機構による回転子４Ｂの逆回転動作など様々な方式で可能である。
【００３２】
このように、本実施例のモータ１及びモータ制御装置６により、分割された回転子の周方向位置を変更することで固定子に対する磁束及び誘起電圧を可変にすることが可能となる。言い換えると、磁束及び誘起電圧を変更することで、モータ１の回転数・出力に応じて電力変換回路から出力する電圧・電流を変更することが可能となる。
【００３３】
本実施例のモータ１及びモータ制御装置６を用いることで、図９に示すように、回転数Ｎ３以下では、回転子の永久磁石の極性を合わせて磁束φ１・誘起電圧Ｅ１で駆動し、回転数Ｎ３以上では、回転子の永久磁石の極性をずらすことで磁束φ１・誘起電圧Ｅ１よりも小さな磁束φ２・誘起電圧Ｅ２で駆動することが可能となる。言い換えると、低速域で高効率となるように設計されたモータを、高速域で高出力となるように誘起電圧を変更することが可能となり、高効率化と高出力化の両立が可能となる。
【実施例２】
【００３４】
本発明の第２の実施例を図１０、図１１を用いて説明する。本実施例は、第１の実施例のモータ１の別構成であるモータ１Ａの例を説明する。
【００３５】
前述したとおり、空調機の圧縮機駆動システムやポンプ用モータ等は、定常的に一定方向で回転することで圧縮機・ポンプを駆動しているため、モータ軸に対して回転子がモータ回転方向の逆向きに周方向位置が変更可能であっても、定常的な動作には影響を与えない。さらに、モータ軸に対して固定された回転子が、固定子に対してモータ回転方向の逆向きに回転不可であっても、定常的な動作には影響を与えない、本実施例は基本的に上記特性を用いたものである。
【００３６】
実施例１のモータ１及びモータ制御装置６では、モータ回転方向に対して逆向きに周方向位置を可変可能な回転子４Ｂを用いたモータ１に対して、逆トルクの印加・減速動作を行うことにより、回転子４Ｂの逆回転方向への可変動作を行う。この際、モータ軸３に固定された回転子４Ａはモータ順回転方向・逆回転方向共に回転可能なため、逆トルク・減速動作の影響を受ける。このため、回転子４Ａと４Ｂに相対的な周方向位置に差を持たせるためには大きな逆トルク・急減速動作が必要となる。
【００３７】
そこで、モータ軸３に固定された回転子４Ａを、固定子に対してモータ回転方向逆向きに回転できない構成とする。これにより、例えば、モータ停止時に、逆トルクの印加または逆回転動作を行うことにより、回転子４Ａは逆回転できず、回転子４Ｂのみ逆回転可能となり、相対的な周方向位置を変えることが可能となる。
【００３８】
具体例として、図１０に示すように、モータ１Ａでは、モータ軸３に固定された回転子４Ａに、固定子に対して逆回転不可とする逆回転防止機構１３を接続する。他の構成は実施例１と同じであるため説明は省略する。
【００３９】
上記したモータ１Ａの構成で、モータ停止時に逆トルクの印加または逆回転動作を実施する。これにより、図１１に示すように、回転子４Ａは逆回転防止機１３により逆回転不可となり、回転子４Ｂはラチェット機構５により逆回転可能となり、相対的な周方向位置を変更することが可能となる。
【００４０】
このように、本実施例のモータ１Ａでは、回転子４Ａが固定子に対して逆回転できない構成とする。言い換えると、回転子４Ａが逆向きに回転できない状態で、回転子４Ｂの逆回転方向への可変動作を可能とする構成とする。
【００４１】
なお、本実施例では、モータ１Ａのように、モータ軸３に固定された回転子４Ａに固定子２に対して逆回転不可とする逆回転防止機構１３を接続する構成で説明した。しかし、モータ軸３に固定された回転子４Ａを固定子２に対して逆回転不可とする構成は、上記例に限定されるものではなく、モータ軸３に固定子２に対して逆回転不可とする逆回転防止機構を接続する構成、回転子４Ａ又はモータ軸３に接続された逆回転防止機構１３を固定子２が固定されている筺体へ接続する構成など様々な方式で可能である。
【００４２】
本実施例のモータ１Ａのように、回転子４Ａが固定子２に対して逆回転不可とすることで、モータ停止時に逆トルク・逆回転動作を行うことで、相対的な周方向位置に差を持たせることが可能となる。言い換えると、相対的な周方向位置に差を持たせるための逆トルク・逆回転動作の大きさを抑制することが可能となり、ラチェット機構５・逆回転防止機構１３の故障・不具合等を抑制することが可能となる。
【実施例３】
【００４３】
本発明の第３の実施例を図１２から図１５を用いて説明する。本実施例は、第１の実施例のモータ１及びモータ制御装置６の位置推定精度を向上するモータ１Ｂの例を説明する。
【００４４】
モータ制御装置６において、非特許文献２で開示されているようなモータ１の誘起電圧を利用した位置推定方式を用いる場合、誘起電圧が小さくなると位置推定精度が悪化する傾向がある。
【００４５】
特に、実施例１の図２に示す、固定された回転子４Ａと周方向位置を可変可能な回転子４Ｂが同等の磁束量を持つ場合、回転子４Ａと回転子４Ｂの周方向の相対的な位置を永久磁石の極性が反転する位置とすると、固定子２に対する磁束及び誘起電圧が小さくなる。このように、磁束及び誘起電圧が小さくなるため、モータ制御装置６における位置推定精度が悪化する可能性がある。
【００４６】
そこで、固定された回転子と周方向位置を可変可能な回転子の磁束量に差ができるように設計することで、回転子の相対的な周方向位置が、永久磁石の極性が反転する位置となった場合でも、磁束量を一定値持たせることが可能となる。これにより、モータ制御装置８における位置推定精度の悪化を抑制することが可能となる。
【００４７】
具体例として、図１２に示すように、モータ１Ｂを固定された回転子１４Ａと周方向位置を可変可能な回転子１４Ｂの軸方向の長さを回転子１４Ａの方が長い構成とする。他の構成は実施例１と同じため説明は省略する。
【００４８】
上記したモータ１Ｂの構成とすることで、回転子１４Ａと回転子１４Ｂの相対的な周方向位置を、図１３に示す永久磁石の極性が同じ位置から、図１４に示す永久磁石の極性が反転する位置となった場合でも、図１５に示す通り、磁束φ３から磁束φ４へと変化して、磁束量を一定値持たせることが可能となる。
【００４９】
このように、本実施例のモータ１Ｂでは、回転子１４Ａと回転子１４Ｂの磁束量に差が出るように設計される。言い換えると、回転子の相対的な周方向位置が、永久磁石の極性が反転した場合でも磁束量を一定値持たせる構成とする。
【００５０】
なお、本実施例では、モータ１Ｂのように、回転子１４Ａと回転子１４Ｂの軸方向の長さに差を持たせることで、回転子１４Ａと回転子１４Ｂの磁束量に差ができるような構成で説明を行った。しかし、回転子の磁束量に差を持たせる設計は、軸方向の長さに差を持たせることに限定されるものではなく、回転子形状の変更・永久磁石の形状変更など様々な方式で可能である。
【００５１】
本実施例のモータ１Ｂのように、固定された回転子と周方向位置を可変可能な回転子の磁束量に差ができるように設計することで、回転子同士の相対的な周方向位置が、永久磁石の極性が反転する位置となった場合でも、磁束量を一定値持たせることが可能となる。言い換えると、回転子同士の相対的な周方向位置が、永久磁石の極性が反転する位置となった場合でも、モータ制御装置６の位置推定精度の悪化を抑制することが可能となる。
【実施例４】
【００５２】
本発明の第４の実施例を図１６、図１７を用いて説明する。本実施例は、第１の実施例のモータ１を回転子の軸方向位置が離れた構成としたモータ１Ｃの例を説明する。
【００５３】
実施例１のモータ１では、回転子４Ａと回転子４Ｂの軸方向位置が近いため、回転子同士の磁石磁束の干渉により、磁石が同極で並んでいる場合でも固定子に対する磁束量が低減するなどの影響を与えることが考えられる。
【００５４】
そこで、回転子４Ａと回転子４Ｂの軸方向位置の間隔を大きくすることで、磁石磁束の干渉を低減することが可能となる。
【００５５】
具体的には例えば、図１６に示すように、モータ１Ｃを、中央に配置された巻線を有する固定子１５と、固定子１５に対して軸方向に外側に配置されてモータ軸３に固定された回転子１６Ａと、回転子１６Ａの反対側に配置されてモータ軸３に対してラチェット機構部５によりモータ回転方向の逆向きに周方向位置を変更可能な回転子１６Ｂで構成する。他の構成は実施例１と同じため説明は省略する。
【００５６】
上記したモータ１Ｃの構成で、図７,図８に示すような逆トルクの印加・減速動作を行うことで、図１７に示すように、回転子１６Ａと回転子１６Ｂの周方向位置を相対的に変更することが可能となる。
【００５７】
このように、本実施例のモータ１Ｃでは、回転子が固定子を挟んだ配置で、回転子同士の周方向位置を相対的に変化させることが可能となる。言い換えると、回転子の軸方向位置を離した状態でモータ１Ｃを構成することが可能である。
【００５８】
本実施例のモータ１Ｃのように、中央に固定子１５を配置し、固定子１５に対して軸方向の外側に回転子１６Ａ・１７Ｂを配置することで、回転子同士の磁石磁束の干渉を低減することが可能となる。言い換えると、相対的な周方向位置に差を持たせるための逆トルク・逆回転動作の大きさを抑制することが可能となり、ラチェット機構５の故障・不具合等を抑制することが可能となる。
【実施例５】
【００５９】
本発明の第５の実施例を図１８、図１９を用いて説明する。本実施例は、第４の実施例のモータ１Ｃの回転子の軸方向位置が離れた構成の別構成例であるモータ１Ｄの例を説明する。
【００６０】
図１８に示すように、本実施例のモータ１Ｄは、モータ軸３に固定された回転子１７Ａと、モータ軸３に対してラチェット機構１８によってモータ回転方向の逆向きに周方向位置を変更可能な回転子１７Ｂとの間にラチェット機構１８を配置した構成である。他の構成は実施例１と同じため説明は省略する。
【００６１】
上記したモータ１Ｄの構成で、図７、図８に示すような逆トルクの印加・減速動作を行うことで、図１９に示すように、回転子１７Ａと回転子１７Ｂの周方向位置を相対的に変更することが可能となる。
【００６２】
このように、本実施例のモータ１Ｄでは、回転子がラチェット機構１８を挟んだ配置で、回転子同士の周方向位置を相対的に変化させることが可能となる。言い換えると、回転子の軸方向位置を離した状態でモータ１Ｄを構成することが可能である。
【００６３】
本実施例のモータ１Ｄのように、回転子１７Ａ・１７Ｂの間にラチェット機構１８を配置することで、回転子同士の磁石磁束の干渉を低減することが可能となる。言い換えると、相対的な周方向位置に差を持たせるための逆トルク・逆回転動作の大きさを抑制することが可能となり、ラチェット機構１８の故障・不具合等を抑制することが可能となる。
【実施例６】
【００６４】
図２０、図２１を用いて実施例１から４のモータ及びモータ制御装置を空調機１００の圧縮機駆動に適用した実施例を説明する。
【００６５】
図２０に示すように、本実施例の空調機１００は、外気と熱交換を行う室外機１０１、室内と熱交換を行う室内機１０２、及び、両者をつなぐ配管１０３から構成される。室外機１０１は、冷媒を圧縮する圧縮機１０４、それを駆動する圧縮機駆動モータ１０５、それを制御するモータ駆動装置１０６、及び、圧縮冷媒を用いて外気と熱交換する熱交換機１０７から構成される。圧縮機駆動モータ１０５及びモータ駆動装置１０６には、実施例１から４のモータ及びモータ制御装置が適用される。また、室内機１０２は、室内と熱交換を行う熱交換機１０８と、室内に送風する送風機１０９から構成される。
【００６６】
ここで、図２１を用いて、圧縮機駆動モータ１０５の特性について説明する。図２１は圧縮機駆動モータの回転数とモータ効率の関係を示している。
【００６７】
空調機の性能を表す指標として、近年、実使用時に近い状態での評価を行うための指標として、通年エネルギー消費効率（APF）が用いられている。APF指標では低速回転・低負荷での効率が重視されるため、空調機圧縮機駆動モータの設計では、図２１に示すモータ効率がピークとなる回転数N４を低い回転数になるようにモータを低速に設計する。しかし、モータの低速設計を行うと、モータ駆動装置１０６で駆動可能な最高回転数N５が低下し、空調機１００の最大出力が低下する。
【００６８】
本実施例では、実施例１から４のモータ及びモータ制御装置を空調機１００に適用し、誘起電圧を変更する動作を行う。つまり、図２１に示すように、モータ駆動装置１０６は圧縮機駆動モータ１０５の誘起電圧を回転数N６以上で可変にすることで、実線に示すように高速域での効率低下を抑制し、モータ駆動装置１０６で駆動可能な最高回転数をＮ７まで向上することが可能となる。
【００６９】
本実施例により、圧縮機駆動モータ１０５の最大出力を低下させること無く、モータ効率がピークとなる回転数が低い低速設計モータを適用することが可能となる。言い換えると、空調機１００の高出力化とＡＰＦ指標の向上の両立を図ることが可能となる。
【００７０】
なお、本発明は上記した実施例１−実施例５に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。たとえば、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事も可能である。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。
【００７１】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、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、機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【００７２】
１…実施例１の永久磁石同期機（モータ）
１A…実施例２の永久磁石同期機
１B…実施例３の永久磁石同期機
１C…実施例４の永久磁石同期機
１D…実施例５の永久磁石同期機
２…永久磁石同期機１の固定子
３…モータ軸
４A…永久磁石同期機１のモータ軸３に固定された回転子
４B…永久磁石同期機１のモータ軸３に対して回転方向の逆向きに可変可能な回転子
５…ラチェット機構部、５A…回転方向の逆向き方向に溝が深くなる機構部
５B…止め板、５C…バネ
６…モータ制御装置、７…直流電源、
８…電力変換器
８A…電力変換主回路
８B…ゲート・ドライバ
９…直流母線電流検出回路、
１０…制御装置
１１…ベクトル制御部
１２…パルス作成部
１３…永久磁石同期機１Aの逆回転防止機構部
１４A…永久磁石同期機１Bのモータ軸３に固定された回転子
１４B…永久磁石同期機１Bのモータ軸３に対して回転方向の逆向きに可変可能な回転子
１５…永久磁石同期機１Cの固定子、
１６A…永久磁石同期機１Cのモータ軸３に固定された回転子
１６B…永久磁石同期機１Cのモータ軸３に対して回転方向の逆向きに可変可能な回転子
１７A…永久磁石同期機１Dのモータ軸３に固定された回転子
１７B…永久磁石同期機１Dのモータ軸３に対して回転方向の逆向きに可変可能な回転子
１８…永久磁石同期機１Dのラチェット機構
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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