(57)【要約】  空気調和機（１００）は、モータ（１）と、インバータ（２）と、コンバータ（３）と、ゲートドライバ（４）と、信号受信部（５）と、制御部（６）とを有する。ゲートドライバ（４）は、インバータに、デッドタイムを持つオンオフ信号を出力する。信号受信部（５）は、空気調和機（１００）を制御するための空調制御信号を空気調和機（１００）の外部から受信し、空調制御信号に基づく指示信号を空気調和機（１００）の内部に出力する。制御部（６）は、指示信号を受信し、受信した指示信号に従ってデッドタイムを制御する。
2020110194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを有する空気調和機であって、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、前記変換された直流電流を出力するコンバータと、
前記変換された直流電流を、３相交流に変換し、前記変換された３相交流を前記モータに供給するインバータと、
前記インバータに、デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するゲートドライバと、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信し、前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力する信号受信部と、
前記指示信号を受信し、前記受信した指示信号に従って前記デッドタイムを制御する制御部と
を備えた空気調和機。
【請求項２】
前記制御部は、２パターン以上のデッドタイムを格納している請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記制御部が前記指示信号を受信したとき、前記制御部は、前記受信した指示信号に従って前記２パターン以上のデッドタイムの内の１つを選択し、選択したデッドタイムに対応するデッドタイム制御信号を前記ゲートドライバに出力する請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記ゲートドライバが前記デッドタイム制御信号を受信したとき、前記ゲートドライバは、前記受信したデッドタイム制御信号に従って、前記制御部によって選択された前記デッドタイムを持つ前記オンオフ信号を出力する請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記制御部は、２以上のマイクロコンピュータを含み、
前記２以上のマイクロコンピュータの各々に、１パターンのデッドタイムが組み込まれている請求項１又は２に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記制御部が前記指示信号を受信したとき、前記２以上のマイクロコンピュータの内の１つが、前記指示信号によって示される前記デッドタイムに対応するデッドタイム制御信号を前記ゲートドライバに出力する請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記制御部は、前記２以上のマイクロコンピュータを管理する管理部を有し、
前記制御部が指示信号を受信したとき、前記管理部は、前記受信した指示信号に従って、前記２以上のマイクロコンピュータの内の１つを選択し、前記選択されたマイクロコンピュータは、前記指示信号によって示される前記デッドタイムに対応するデッドタイム制御信号を前記ゲートドライバに出力する請求項５に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記ゲートドライバが前記デッドタイム制御信号を受信したとき、前記ゲートドライバは、前記受信したデッドタイム制御信号によって示される前記デッドタイムを持つ前記オンオフ信号を出力する請求項６又は７に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記モータは、永久磁石埋込型モータである請求項１から８のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１０】
前記モータは、表面磁石型モータである請求項１から８のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１１】
モータと、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するコンバータと、前記変換された直流電流を３相交流に変換し前記変換された３相交流を前記モータに供給するインバータとを有する空気調和機の制御方法であって、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信するステップと、
前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力するステップと、
前記指示信号に対応するデッドタイムを選択するステップと、
前記インバータに、前記デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するステップと
を備えた空気調和機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、省エネモード及び静音モードなどの複数の運転モードを有する空気調和機が用いられている（例えば、特許文献１参照）。例えば、省エネモード又は静音モードでは、モータの回転数が変更され、その結果、空気調和機のエネルギー消費量又は空気調和機の騒音が調節される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、省エネモード又は静音モードにおいてモータの回転数を下げる場合、電力を低減することができるが、空気調和機の冷凍能力も低減するという問題がある。そのため、従来の技術では、冷凍能力を維持した状態で、省エネモード及び静音モードなどの空気調和機の運転モードを切り替えることが困難である。【０００５】
本発明の目的は、空気調和機を制御するための信号を空気調和機の外部から空気調和機が受信したときに、空気調和機の冷凍能力を維持した状態で省エネモード及び静音モードなどの空気調和機の運転モードを切り替えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る空気調和機は、
モータを有する空気調和機であって、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、前記変換された直流電流を出力するコンバータと、
前記変換された直流電流を、３相交流に変換し、前記変換された３相交流を前記モータに供給するインバータと、
前記インバータに、デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するゲートドライバと、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信し、前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力する信号受信部と、
前記指示信号を受信し、前記受信した指示信号に従って前記デッドタイムを制御する制御部と
を備える。
本発明の一態様に係る空気調和機の制御方法は、
モータと、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するコンバータと、前記変換された直流電流を３相交流に変換し前記変換された３相交流を前記モータに供給するインバータとを有する空気調和機の制御方法であって、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信するステップと、
前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力するステップと、
前記指示信号に対応するデッドタイムを選択するステップと、
前記インバータに、前記デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するステップと
を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、空気調和機を制御するための信号を空気調和機の外部から空気調和機が受信したときに、空気調和機の冷凍能力を維持した状態で省エネモード及び静音モードなどの空気調和機の運転モードを切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和機の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】モータの構造を概略的に示す断面図である。
【図３】インバータの構造を概略的に示す回路図である。
【図４】（Ａ）は、制御部のハードウェア構成の一例を示す図であり、（Ｂ）は、制御部のハードウェア構成の他の例を示す図である。
【図５】空気調和機の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】省エネモードに対応するデッドタイムを持つオンオフ信号の一例を示す図である。
【図７】静音モードに対応するデッドタイムを持つオンオフ信号の一例を示す図である。
【図８】省エネモードにおけるモータ電流の波形の一例を示す図である。
【図９】静音モードにおけるモータ電流の波形の一例を示す図である。
【図１０】省エネモードにおけるモータのトルクの変動の一例を示す図である。
【図１１】静音モードにおけるモータのトルクの変動の一例を示す図である。
【図１２】各運転モードにおける省エネレベルと静音レベルとの関係を示す図である。
【図１３】制御部の他の例を示すブロック図である。
【図１４】制御部のさらに他の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〈空気調和機１００の構成〉
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和機１００の構成を概略的に示すブロック図である。
空気調和機１００は、モータ１と、インバータ２と、コンバータ３と、ゲートドライバ４と、信号受信部５と、制御部６とを有する。
【００１０】
空気調和機１００は、複数の運転モードを有する。複数の運転モードは、例えば、通常モード、省エネモード、及び静音モードである。省エネモードは、通常モードに比べて、空気調和機１００のエネルギー消費量が少ない。静音モードは、通常モードに比べて空気調和機１００の騒音が小さい。
【００１１】
さらに、空気調和機１００は、空気調和機１００のユーザーが空気調和機１００の運転モードを選択するためのリモートコントローラ７を有してもよい。例えば、ユーザーがリモートコントローラ７を用いて運転モードを選択したとき、選択された運転モードに対応する空調制御信号が、リモートコントローラ７から空気調和機１００（具体的には、信号受信部５）に入力される。
【００１２】
図１に示される空気調和機１００は、例えば、室内機及び室外機で構成される。この場合、例えば、モータ１は、室内機及び室外機の少なくとも一方に取り付けられている。
【００１３】
例えば、モータ１が室内機に取り付けられている場合、モータ１は、羽根を有する。モータ１が駆動すると、羽根が気流を生成する。これにより、空気調和機１００は送風を行うことができる。
【００１４】
例えば、モータ１が室外機に取り付けられている場合、モータ１は、室外機の圧縮機内に取り付けられている。この場合、モータ１は、圧縮機の圧縮機構を駆動する。
【００１５】
図２は、モータ１の構造を概略的に示す断面図である。
例えば、モータ１は、３相モータである。この場合、モータ１は、例えば、永久磁石埋込型モータ（ＩＰＭモータ）又は表面磁石型モータ（ＳＰＭモータ）などの永久磁石同期モータである。
【００１６】
モータ１は、ロータ１２と、ステータ１３とを有する。ロータ１２は、ステータ１３の内側に回転可能に配置されている。ロータ１２とステータ１３との間には、エアギャップが形成されている。
【００１７】
ロータ１２は、軸線Ａｘを中心として回転する。ロータ１２は、円環状のロータコア１２１と、複数の永久磁石１２２と、シャフト１２３とを有する。シャフト１２３は、ロータコア１２１の中央部に嵌め込まれている。複数の永久磁石１２２は、ロータ１２の磁極の役目をする。
【００１８】
図２に示される例では、モータ１は、永久磁石埋込型モータである。したがって、複数の永久磁石１２２は、ロータコア１２１に埋め込まれている。各永久磁石１２２は、例えば、ネオジム（Ｎｄ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含有する希土類磁石である。ただし、各永久磁石１２２として、酸化鉄を含有するフェライト焼結磁石などの、希土類磁石以外の磁石を用いてもよい。
【００１９】
ステータ１３は、ロータ１２の外側に配置されている。ステータ１３は、例えば、円環状のステータコア１３１と、ステータコア１３１に巻かれる少なくとも１つのステータ巻線１３２とを有する。ステータ１３に用いられるステータ巻線１３２は、例えば、銅又はアルミニウムなどの導体の周りに絶縁被膜が形成された巻線である。各ステータ巻線１３２は、例えば、集中巻又は分布巻でステータコア１３１に巻かれる。
【００２０】
ステータ１３のステータコア１３１は、例えば、軸方向に積層された円環状の電磁鋼板で形成される。各電磁鋼板は、予め定められた形状に打ち抜かれている。各電磁鋼板の厚みは、例えば、０．２５ｍｍから０．５ｍｍである。電磁鋼板は、互いにカシメで固定される。
【００２１】
図３は、インバータ２の構造を概略的に示す回路図である。
インバータ２は、複数のスイッチング素子、具体的には、スイッチング素子ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２，ｗ１，及びｗ２を有する。スイッチング素子ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２，ｗ１，及びｗ２の各スイッチング素子を「半導体スイッチング素子」又は「アーム」ともいう。スイッチング素子ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２，ｗ１，及びｗ２は、上アーム又は下アームに分類される。具体的には、スイッチング素子ｕ１，ｖ１，及びｗ１の各々を「上アーム」といい、スイッチング素子ｕ２，ｖ２，及びｗ２の各々を「下アーム」という。
【００２２】
インバータ２は、例えば、ＤＣ−ＡＣ変換回路である。すなわち、インバータ２は、コンバータ３によって変換された直流電流を、３相交流に変換し、その変換された３相交流をモータ１に供給する。具体的には、インバータ２から出力された３相交流は、モータ１の各ステータ巻線１３２に供給される。すなわち、インバータ２に入力された直流電流は、これらのスイッチング素子ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２，ｗ１，及びｗ２によって３相交流に変換される。したがって、本実施の形態では、インバータ２は、３相出力インバータである。インバータ２には、例えば、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）が組み込まれていてもよい。モータ１（具体的には、各ステータ巻線１３２）に入力される電流を「モータ電流」という。モータ１（具体的には、各ステータ巻線１３２）に供給される電圧を「モータ電圧」という。
【００２３】
コンバータ３は、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、その変換された直流電流を出力する。図１に示される例では、コンバータ３から出力された直流電流は、インバータ２に供給される。
【００２４】
ゲートドライバ４は、インバータ２に、デッドタイムを持つオンオフ信号を出力する。具体的には、ゲートドライバ４は、スイッチング素子ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２，ｗ１，及びｗ２の各々のゲートに、デッドタイムを持つオンオフ信号を出力する。ゲートドライバ４から出力されるオンオフ信号は、パルス幅変調信号（すなわち、ＰＷＭ変調信号）である。ゲートドライバ４は、「ゲートドライバ回路」ともいう。
【００２５】
信号受信部５は、空気調和機１００を制御するための空調制御信号を空気調和機１００の外部から受信する。信号受信部５が空調制御信号を受信したとき、信号受信部５は、空調制御信号に基づく指示信号を空気調和機１００の内部に出力する。本実施の形態では、信号受信部５は、制御部６に向けて指示信号を出力する。指示信号は、空調制御信号と同じ信号でもよく、信号受信部５によって変換された他の信号でもよい。
【００２６】
制御部６は、例えば、少なくとも１つのマイクロコンピュータを含む。制御部６は、上アーム及び下アームとの間の短絡を防止するため、上アーム及び下アームの両方におけるオフ期間、すなわち、デッドタイムを制御する。制御部６は、オンオフ信号（すなわち、ゲートドライバ４から出力されるオンオフ信号）を制御するための２パターン以上のデッドタイムを格納している。言い換えると、制御部６は、ゲートドライバ４から出力されるオンオフ信号に含まれるデッドタイムを制御するための２パターン以上のデッドタイムを格納している。
【００２７】
制御部６が指示信号を受信したとき、制御部６は、ゲートドライバ４から出力されるオンオフ信号に含まれるデッドタイムを、受信した指示信号に従って制御する。
【００２８】
例えば、制御部６が指示信号を受信したとき、制御部６は、受信した指示信号に従って２パターン以上のデッドタイムの内の１つを選択し、選択したデッドタイムに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力する。言い換えると、制御部６が指示信号を受信したとき、制御部６は、指示信号によって示されるデッドタイムに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力する。デッドタイム制御信号は、ゲートドライバ４から出力されるオンオフ信号に含まれるデッドタイムを制御するための信号である。
【００２９】
ゲートドライバ４がデッドタイム制御信号を受信したとき、ゲートドライバ４は、受信したデッドタイム制御信号に従って、制御部６によって選択されたデッドタイムを持つオンオフ信号を出力する。すなわち、ゲートドライバ４から出力されるオンオフ信号に含まれるデッドタイムは、制御部６によって選択されたデッドタイムである。言い換えると、ゲートドライバ４がデッドタイム制御信号を受信したとき、ゲートドライバ４は、受信したデッドタイム制御信号によって示されるデッドタイムを持つオンオフ信号を出力する。
【００３０】
例えば、デッドタイムが変更されると、モータ電流の高調波の振幅及び位相が変更される。これにより、モータ電流の波形が変更される。すなわち、デッドタイムが変更されると、変更されたデッドタイムに対応する波形を持つモータ電流がモータ１に流れる。
【００３１】
図４（Ａ）は、制御部６のハードウェア構成の一例を示す図である。
図４（Ｂ）は、制御部６のハードウェア構成の他の例を示す図である。
【００３２】
制御部６は、例えば、少なくとも１つのプロセッサ６１及び少なくとも１つのメモリ６２で構成される。プロセッサ６１は、例えば、メモリ６２に格納されるプログラムを実行するＣｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）である。この場合、制御部６の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとしてメモリ６２に格納することができる。これにより、空気調和機１００の機能を実現するためのプログラムは、コンピュータによって実行される。
【００３３】
メモリ６２は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体であり、例えば、Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）及びＲｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）などの揮発性メモリ、不揮発性メモリ、又は揮発性メモリと不揮発性メモリとの組み合わせである。
【００３４】
制御部６は、単一回路又は複合回路などの専用のハードウェアとしての処理回路６３で構成されてもよい。この場合、制御部６の機能は、処理回路６３で実現される。
【００３５】
〈空気調和機１００の動作〉
図５は、空気調和機１００の動作の一例を示すフローチャートである。本実施の形態では、空気調和機１００の制御方法は、以下に説明されるステップを含む。
【００３６】
ユーザーは、リモートコントローラ７を用いて空気調和機１００の運転モードを選択する（ステップＳ１）。
【００３７】
例えば、ユーザーがリモートコントローラ７を用いて空気調和機１００の省エネモードを選択した場合、省エネモードに対応する空調制御信号が、リモートコントローラ７から空気調和機１００（具体的には、信号受信部５）に入力される。一方、ユーザーがリモートコントローラ７を用いて空気調和機１００の静音モードを選択した場合、静音モードに対応する空調制御信号が、リモートコントローラ７から空気調和機１００（具体的には、信号受信部５）に入力される。
【００３８】
これにより、信号受信部５は、空気調和機１００を制御するための空調制御信号を空気調和機１００の外部から受信する。信号受信部５は、空調制御信号に基づく指示信号を空気調和機１００の内部、具体的には、制御部６に出力する。
【００３９】
制御部６が指示信号を受信したとき、制御部６は、空気調和機１００に現在設定されている運転モードが、受信した指示信号によって示される運転モードと同じかどうか判定する（ステップＳ２）。空気調和機１００に現在設定されている運転モードを「現在の運転モード」又は「現在モード」ともいう。指示信号によって示される運転モードを「設定モード」ともいう。
【００４０】
空気調和機１００に現在設定されている運転モードが、受信した指示信号によって示される運転モードと同じである場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、制御部６は、デッドタイムを変更しない。
【００４１】
空気調和機１００に現在設定されている運転モードが、受信した指示信号によって示される運転モードと異なる場合（ステップＳ２においてＮＯ）、制御部６は、モータ１の駆動を停止させる（ステップＳ３）。すなわち、制御部６は、インバータ２からのモータ電流の出力が停止するようにゲートドライバ４を制御する。これにより、インバータ２からのモータ電流の出力が停止し、モータ１が停止する。
【００４２】
ステップＳ４では、制御部６は、受信した指示信号に従って２パターン以上のデッドタイムの内の１つを選択する。言い換えると、制御部６は、指示信号に対応するデッドタイムを選択する。
【００４３】
ステップＳ５では、制御部６は、選択したデッドタイムに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力し、モータ１を再び駆動させる。言い換えると、制御部６は、受信した指示信号に従って複数の運転モードの内の１つに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力し、インバータ２からのモータ電流が再び出力されるようにゲートドライバ４を制御する。ゲートドライバ４は、受信したデッドタイム制御信号に従って、制御部６によって選択されたデッドタイムを持つオンオフ信号を出力する。言い換えると、ゲートドライバ４は、受信したデッドタイム制御信号によって示されるデッドタイムを持つオンオフ信号を出力する。
【００４４】
これにより、インバータ２からモータ電流が再び出力され、モータ１が再び駆動する。その結果、ユーザーによって選択された運転モードに従って空気調和機１００が動作する。
【００４５】
例えば、制御部６が省エネモードを示す指示信号を受信したとき、制御部６は、省エネモードに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力する。省エネモードに対応するデッドタイムＴｄ１は、通常モードに対応するデッドタイムよりも短い。これにより、省エネモードに対応する波形を持つモータ電流がインバータ２からモータ１に流れる。具体的には、省エネモードでは、モータ電流の波形が正弦波（具体的には、滑らかな正弦波）に近づくように、モータ電流の波形が変更される。
【００４６】
一方、制御部６が静音モードを示す指示信号を受信したとき、制御部６は、静音モードに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力する。静音モードに対応するデッドタイムＴｄ２は、通常モードに対応するデッドタイムよりも長い。これにより、静音モードに対応する波形を持つモータ電流がインバータ２からモータ１に流れる。
【００４７】
具体的には、デッドタイムが変化すると、モータ電流の高調波成分（本実施の形態では、高調波の５次成分及び７次成分）が変化し、モータ電流の波形が変化する。本実施の形態では、省エネモードにおけるモータ電流の高調波成分の割合は、静音モードにおけるモータ電流の高調波成分の割合よりも小さい。言い換えると、静音モードにおけるモータ電流の高調波成分の割合は、省エネモードにおけるモータ電流の高調波成分の割合よりも大きい。
【００４８】
図６は、省エネモードに対応するデッドタイムを持つオンオフ信号の一例を示す図である。
図７は、静音モードに対応するデッドタイムを持つオンオフ信号の一例を示す図である。
図８は、省エネモードにおけるモータ電流の波形の一例を示す図である。
図９は、静音モードにおけるモータ電流の波形の一例を示す図である。
図１０は、省エネモードにおけるモータ１のトルクの変動の一例を示す図である。
図１１は、静音モードにおけるモータ１のトルクの変動の一例を示す図である。
【００４９】
図６及び図７に示されるように、省エネモードに対応するデッドタイムＴｄ１は、静音モードに対応するデッドタイムＴｄ２よりも短い。これにより、図８及び図９に示されるように、静音モードと比較して、省エネモードにおけるモータ電流の波形は、正弦波（具体的には、滑らかな正弦波）に近づく。具体的には、省エネモードではモータ電流の高調波成分が低減され、モータ１における鉄損が低減し、モータ１の効率（モータ効率ともいう）が上がる。これにより、静音モードと比較して、省エネモードではモータ１の効率が高い。
【００５０】
図６及び図７に示されるように、静音モードに対応するデッドタイムＴｄ２は、省エネモードに対応するデッドタイムＴｄ１よりも長い。これにより、モータ電流に高調波成分が重畳されるので、静音モードにおけるモータ電流の高調波成分の割合は、省エネモードにおけるモータ電流の高調波成分の割合よりも大きい。
【００５１】
インバータ２に入力されるオンオフ信号の例として、図６及び図７では、スイッチング素子ｕ１及びｕ２に入力されるオンオフ信号の例が示されている。図６及び図７に示されるオンオフ信号は、他のスイッチング素子、すなわち、スイッチング素子ｖ１，ｖ２，ｗ１，及びｗ２にも適用される。
【００５２】
図１０及び図１１に示されるように、静音モードでは、省エネモードに比べてトルクリップルが小さい。したがって、静音モードでは、省エネモードに比べてモータ１における回転音などの騒音が小さい。
【００５３】
図１２は、各運転モードにおける省エネレベルと静音レベルとの関係を示す図である。省エネレベルが高いほどモータ１におけるモータ効率が高い。静音レベルが高いほどモータ１における回転音などの騒音が小さい。
【００５４】
図１２に示される例では、空気調和機１００は、５つの運転モード（具体的には、運転モードＭ１からＭ５）を有する。
【００５５】
運転モードＭ１及びＭ２は、省エネモードである。運転モードＭ１は、運転モードＭ２に比べて省エネレベルが高く、静音レベルが低い。運転モードＭ２は、運転モードＭ１に比べて省エネレベルが低く、静音レベルが高い。
【００５６】
運転モードＭ３は、通常モードである。運転モードＭ３は、省エネモードに比べて、省エネレベルが低く、静音レベルが高い。運転モードＭ３は、静音モードに比べて、省エネレベルが高く、静音レベルが低い。
【００５７】
運転モードＭ４及びＭ５は、静音モードである。運転モードＭ４は、運転モードＭ５に比べて省エネレベルが高く、静音レベルが低い。運転モードＭ５は、運転モードＭ４に比べて省エネレベルが低く、静音レベルが高い。
【００５８】
ユーザーは、リモートコントローラ７を用いて、複数の運転モードＭ１からＭ５の内の１つを選択することができる。ユーザーがリモートコントローラ７を用いて運転モードＭ１からＭ５の内の１つを選択したとき、選択された運転モードに対応する空調制御信号が、リモートコントローラ７から空気調和機１００（具体的には、信号受信部５）に入力される。
【００５９】
これにより、ユーザーは、季節又は使用時間帯に応じて運転モードを選択することができる。例えば、夏季では、ユーザーは省エネモードを選択することができ、これにより空気調和機１００のエネルギー消費量を抑えることができる。夜間では、ユーザーは静音モードを選択することができ、これにより空気調和機１００の騒音を小さくすることができる。
【００６０】
静音モードにおける制御について具体的に説明する。
一般に、モータのトルクは、モータに供給されるモータ電圧とモータ電流の積に比例するため、モータ電流の高調波成分は、トルクリップルを誘発する。このトルクリップルは、モータの振動及び騒音の要因となるため、低減することが望ましい。
【００６１】
したがって、静音モードでは、主にモータ１におけるトルクリップルを制御する。トルクリップルが低減されれば、モータ１から生じる回転音などの騒音を低減することができる。トルクリップルは、モータ電圧及びモータ電流の高調波の振幅及び位相によって決まり、モータ電流の高調波の振幅及び位相は、デッドタイムなどの、インバータ２を制御するための制御パラメータによって決まる。
【００６２】
モータ１において、トルクリップルは、トルクの６次成分の大きさに依存する。そのため、静音モードでは、制御部６は、モータ１におけるトルクの６次成分をキャンセルするように、デッドタイムを制御することが望ましい。したがって、制御部６は、受信した指示信号に従って、モータ１におけるトルクの６次成分をキャンセルするデッドタイムＴｄ２を選択し、デッドタイム制御信号をゲートドライバ４に送信する。
【００６３】
モータ１におけるトルクの６次成分は、例えば、下記のように算出される。
【００６４】
インバータ２からモータ１に３相交流が供給されたとき、Ｕ相のモータ電圧ｅｕ、Ｖ相のモータ電圧ｅｖ、及びＷ相のモータ電圧ｅｗは、例えば、式（１）から（３）のように表わされる。インバータ２からモータ１に３相交流が供給されたとき、Ｕ相のモータ電流ｉｕ、Ｖ相のモータ電流ｉｖ、及びＷ相のモータ電流ｉｗは、例えば、式（４）から（６）のように表わされる。ただし、式（１）から（６）では、１次成分、５次成分、及び７次成分に着目し、他の高調波成分は考慮しない。
【００６５】
Ｅｎ［Ｖ］は、モータ電圧のｎ次成分の振幅値を示す。Ｉｎ［Ａ］は、モータ電流のｎ次成分の振幅値を示す。αｎ［ｄｅｇ］は、モータ電圧の１次成分とｎ次成分との位相差を示す。βｎ［ｄｅｇ］は、モータ電流の１次成分とｎ次成分との位相差を示す。φ［ｄｅｇ］は、モータ電圧の１次成分とモータ電流の１次成分との位相差を示す。
【００６６】
【数１】
2020110194.tif 000003
・・・  （１）
【００６７】
【数２】
2020110194.tif 000004
・・・  （２）
【００６８】
【数３】
2020110194.tif 000005
・・・  （３）
【００６９】
【数４】
2020110194.tif 000006
・・・  （４）
【００７０】
【数５】
2020110194.tif 000007
・・・  （５）
【００７１】
【数６】
2020110194.tif 000008
・・・  （６）
【００７２】
モータ１の駆動中に、モータ１に生じるトルク成分Ｔは、各相におけるモータ電流によって生じるトルク、例えば、式（７）のように、トルクＴｕ，Ｔｖ，及びＴｗの和で表される。モータ１のトルクは、モータ１に供給されるモータ電圧とモータ電流の積に比例する。
【数７】
2020110194.tif 000009
・・・  （７）
【００７３】
式（７）より、α５，α７，β５，及びβ７を調節することにより、モータ１におけるトルクの６次成分を最小化することができる。したがって、制御部６は、受信した指示信号に従ってデッドタイムＴｄ２を選択し、デッドタイム制御信号をゲートドライバ４に送信する。これにより、式（７）におけるα５，α７，β５，及びβ７が変更される。すなわち、モータ１におけるモータ電圧及びモータ電流の高調波の５次成分及び７次成分の振幅及び位相が変更され、トルクの６次成分が低減される。その結果、トルクリップルを低減することができる。
【００７４】
変形例１．
図１３は、制御部６の他の例を示すブロック図である。
制御部６は、２以上のマイクロコンピュータ６４を含んでもよい。この場合、２以上のマイクロコンピュータ６４の各々に、１パターンのデッドタイム、すなわち、複数の運転モードの内の１つに対応するデッドタイムが組み込まれている。
【００７５】
例えば、制御部６が指示信号を受信したとき、受信した指示信号に従って、２以上のマイクロコンピュータ６４の内の１つが、指示信号によって示される運転モードに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力する。言い換えると、制御部６が指示信号を受信したとき、２以上のマイクロコンピュータ６４の内の１つが、指示信号によって示されるデッドタイムに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力する。
【００７６】
変形例２．
図１４は、制御部６のさらに他の例を示すブロック図である。
制御部６は、２以上のマイクロコンピュータ６４に加えて、管理部６５を含んでもよい。この場合、２以上のマイクロコンピュータ６４の各々に、１パターンのデッドタイム、すなわち、複数の運転モードの内の１つに対応するデッドタイムが組み込まれている。管理部６５は、２以上のマイクロコンピュータ６４の各々を管理する。言い換えると、管理部６５は、２以上のマイクロコンピュータ６４の各々を制御する。管理部６５は、ＣＰＵ又はマイクロコンピュータでもよい。
【００７７】
例えば、制御部６（具体的には、管理部６５）が指示信号を受信したとき、制御部６（具体的には、管理部６５）は、受信した指示信号に従って、２以上のマイクロコンピュータ６４の内の１つを選択する。管理部６５によって選択されたマイクロコンピュータ６４は、指示信号によって示される運転モードに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力する。言い換えると、制御部６（具体的には、管理部６５）が指示信号を受信したとき、管理部６５によって選択されたマイクロコンピュータ６４は、指示信号によって示されるデッドタイムに対応するデッドタイム制御信号をゲートドライバ４に出力する。
【００７８】
〈空気調和機１００の効果〉
以上に説明したように、空気調和機１００において、制御部６は、受信した指示信号に従ってデッドタイムを制御する。ゲートドライバ４は、制御部６によって制御されたデッドタイムを持つオンオフ信号をインバータ２に出力する。これにより、モータ１の回転数は変化せず、モータ電流の波形、例えば、高調波成分の振幅及び位相が変化する。すなわち、モータ１の回転数は変化せず、モータ１の効率又は振動（具体的には、トルクリップル）が変化する。その結果、空気調和機１００の冷凍能力を維持した状態で省エネモード及び静音モードなどの空気調和機の運転モードを切り替えることができる。
【００７９】
モータ１がＩＰＭモータである場合、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクが発生する。これにより、モータ１の効率を高めることができる。さらに、モータ１がＩＰＭモータである場合、ｄ軸インダクタンス及びｑ軸インダクタンスの比率（すなわち、突極比）を利用することにより、弱め界磁運転が容易になり、高速運転が可能になる。そのため、ＩＰＭモータとしてのモータ１は、室外機（具体的には、圧縮機）に好適である。
【００８０】
一方、モータ１がＳＰＭモータである場合、ＩＰＭモータに比べて、コギングトルク及びトルクリップルが小さい。したがって、モータ１の駆動中における振動を低減することができ、騒音を低減することができる。そのため、ＳＰＭモータとしてのモータ１は、室内機（具体的には、送風機）に好適である。
【符号の説明】
【００８１】
１  モータ、  ２  インバータ、  ３  コンバータ、  ４  ゲートドライバ、  ５  信号受信部、  ６  制御部、  ６４  マイクロコンピュータ、  ６５  管理部、  １００  空気調和機。
【図１】
2020110194.tif 000010
【図２】
2020110194.tif 000011
【図３】
2020110194.tif 000012
【図４】
2020110194.tif 000013
【図５】
2020110194.tif 000014
【図６】
2020110194.tif 000015
【図７】
2020110194.tif 000016
【図８】
2020110194.tif 000017
【図９】
2020110194.tif 000018
【図１０】
2020110194.tif 000019
【図１１】
2020110194.tif 000020
【図１２】
2020110194.tif 000021
【図１３】
2020110194.tif 000022
【図１４】
2020110194.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月18日(2020.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを有する空気調和機であって、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、前記変換された直流電流を出力するコンバータと、
前記変換された直流電流を、３相交流に変換し、前記変換された３相交流を前記モータに供給するインバータと、
前記インバータに、デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するゲートドライバと、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信し、前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力する信号受信部と、
前記指示信号を受信し、前記受信した指示信号に従って前記デッドタイムを制御する制御部と
を備えた空気調和機。
【請求項２】
前記制御部は、２パターン以上のデッドタイムを格納している請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記制御部が前記指示信号を受信したとき、前記制御部は、前記受信した指示信号に従って前記２パターン以上のデッドタイムの内の１つを選択し、選択したデッドタイムに対応するデッドタイム制御信号を前記ゲートドライバに出力する請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記ゲートドライバが前記デッドタイム制御信号を受信したとき、前記ゲートドライバは、前記受信したデッドタイム制御信号に従って、前記制御部によって選択された前記デッドタイムを持つ前記オンオフ信号を出力する請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記制御部は、２以上のマイクロコンピュータを含み、
前記２以上のマイクロコンピュータの各々に、１パターンのデッドタイムが組み込まれている請求項１又は２に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記制御部が前記指示信号を受信したとき、前記２以上のマイクロコンピュータの内の１つが、前記指示信号によって示される前記デッドタイムに対応するデッドタイム制御信号を前記ゲートドライバに出力する請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記制御部は、前記２以上のマイクロコンピュータを管理する管理部を有し、
前記制御部が指示信号を受信したとき、前記管理部は、前記受信した指示信号に従って、前記２以上のマイクロコンピュータの内の１つを選択し、前記選択されたマイクロコンピュータは、前記指示信号によって示される前記デッドタイムに対応するデッドタイム制御信号を前記ゲートドライバに出力する請求項５に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記ゲートドライバが前記デッドタイム制御信号を受信したとき、前記ゲートドライバは、前記受信したデッドタイム制御信号によって示される前記デッドタイムを持つ前記オンオフ信号を出力する請求項６又は７に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記モータは、永久磁石埋込型モータである請求項１から８のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１０】
前記モータは、表面磁石型モータである請求項１から８のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１１】
前記空気調和機は複数の運転モードを有し、
前記空調制御信号は、前記空気調和機のユーザーによって選択された、前記複数の運転モードのうちの１つに対応する
請求項１から１０のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１２】
モータと、交流電源からの交流電流を直流電流に変換するコンバータと、前記変換された直流電流を３相交流に変換し前記変換された３相交流を前記モータに供給するインバータとを有する空気調和機の制御方法であって、
前記空気調和機を制御するための空調制御信号を前記空気調和機の外部から受信するステップと、
前記空調制御信号に基づく指示信号を前記空気調和機の内部に出力するステップと、
前記指示信号に対応するデッドタイムを選択するステップと、
前記インバータに、前記デッドタイムを持つオンオフ信号を出力するステップと
を備えた空気調和機の制御方法。
【国際調査報告】
2020110194.tif 000024
2020110194.tif 000025
2020110194.tif 000026