CN110892633A - 驱动装置、压缩机、空气调节机及驱动方法 - Google Patents

驱动装置、压缩机、空气调节机及驱动方法 Download PDF

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Abstract

驱动装置具备：逆变器，所述逆变器向线圈输出电压；接线切换部，所述接线切换部以Y接线和三角形接线切换线圈的接线状态；以及控制装置。控制装置在线圈的接线状态为Y接线且逆变器的电流值达到第一阈值A或者线圈的接线状态为三角形接线且该电流值达到第二阈值B的情况下，停止逆变器的输出。第一阈值A和第二阈值B满足
Figure DDA0002363722020000011

Description

驱动装置、压缩机、空气调节机及驱动方法
技术领域
本发明涉及驱动电动机的驱动装置、利用电动机驱动的压缩机、具有电动机的空气调节机及电动机的驱动方法。
背景技术
在空气调节机中，为了提高对压缩机进行驱动的电动机的低速旋转时及高速旋转时的运转效率，进行如下事项：以Y接线(也称为星形接线)和三角形接线(也称为三角接线或Δ接线)对电动机的线圈的接线状态进行切换。
另外，为了抑制电动机的永久磁铁的退磁，也进行如下事项：当逆变器的输出电流达到阈值(过电流保护等级)时，使电动机停止。并且，由于在线圈中流动的电流在三角形接线中成为Y接线的
Figure BDA0002363720000000011
倍，所以也进行如下事项：根据接线状态对过电流保护等级进行切换(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4722069号公报(参照第0031～0033、0042段)
发明内容
发明要解决的课题
然而，在电动机的运转期间，例如在电流仅在三相的线圈中的两相流动等情况下，也可能产生特殊的运转状态。在这样的特殊的运转状态下，也要求降低(即难以产生)永久磁铁的退磁。
本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于即使在特殊的运转状态下也能够降低永久磁铁的退磁。
用于解决课题的手段
本发明的驱动装置是驱动具有线圈的电动机的驱动装置，具备：逆变器，所述逆变器向线圈输出电压；接线切换部，所述接线切换部以Y接线和三角形接线切换线圈的接线状态；以及控制装置，所述控制装置在线圈的接线状态为Y接线且逆变器的电流值达到第一阈值A或者线圈的接线状态为三角形接线且该电流值达到第二阈值B的情况下，停止逆变器的输出。第一阈值A和第二阈值B满足
Figure BDA0002363720000000023
本发明的驱动方法是使用逆变器驱动电动机的驱动方法，所述电动机能够在Y接线与三角形接线之间切换线圈的接线状态，所述驱动方法具有：检测逆变器的电流值的步骤；以及在线圈的接线状态为Y接线且电流值达到第一阈值A或者线圈的接线状态为三角形接线且该电流值达到第二阈值B的情况下停止逆变器的输出的步骤。第一阈值A和第二阈值B满足
Figure BDA0002363720000000021
发明的效果
在本发明中，由于将Y接线的第一阈值A和三角形接线的第二阈值B设定为满足
Figure BDA0002363720000000022
所以例如在电流仅在三相的线圈中的两相流动的运转状态下，也能够降低永久磁铁的退磁。
附图说明
图1是示出实施方式1的电动机的结构的剖视图。
图2是示出实施方式1的旋转式压缩机的结构的剖视图。
图3是示出实施方式1的空气调节机的结构的框图。
图4是示出实施方式1的空气调节机的控制***的基本结构的概念图。
图5是示出实施方式1的空气调节机的控制***的框图(A)及示出基于室内温度控制压缩机的电动机的部分的框图(B)。
图6是示出实施方式1的驱动装置的结构的框图。
图7是示出实施方式1的驱动装置的结构的框图。
图8是示出实施方式1的驱动装置的结构的框图。
图9是示出实施方式1的线圈的接线状态的切换工作的示意图(A)及(B)。
图10是示出实施方式1的线圈的接线状态的示意图。
图11是分别示出在将线圈的接线状态设为Y接线的情况下和设为三角形接线的情况下线间电压与转速的关系的图表。
图12是示出在Y接线中电流仅在两相的线圈中流动的运转状态(A)和此时作用于永久磁铁的磁场(B)的示意图。
图13是示出在三角形接线中电流仅在两相的线圈中流动的运转状态(A)和此时作用于永久磁铁的磁场(B)的示意图。
图14是示出基于实施方式1的退磁率的改善效果的图表。
图15是示出实施方式1的空气调节机的基本工作的流程图。
图16是示出实施方式1的从三角形接线向Y接线的切换工作的流程图。
图17是示出实施方式1的从Y接线向三角形接线的切换工作的流程图。
图18是示出实施方式1的过电流保护工作的流程图。
图19是示出实施方式1的变形例的驱动装置的结构的框图。
具体实施方式
实施方式1.
<电动机的结构>
对本发明的实施方式1进行说明。图1是示出本发明的实施方式1的电动机1的结构的剖视图。该电动机1是永久磁铁嵌入型电动机，例如用于旋转式压缩机。电动机1具备定子10和能够旋转地设置在定子10的内侧的转子20。在定子10与转子20之间，例如形成有0.3～1mm的气隙。此外，图1是与转子20的旋转轴正交的面处的剖视图。
以下，将转子20的旋转轴称为“轴线C1”。将轴线C1的方向(即转子20的旋转轴的方向)称为“轴向”。将以轴线C1为中心的周向(在图1中用箭头R1示出)称为“周向”。将以轴线C1为中心的径向称为“径向”。
定子10具备定子铁芯11和卷绕于定子铁芯11的线圈3。定子铁芯11是在轴向上层叠厚度为0.1～0.7mm(在此为0.35mm)的多块电磁钢板并通过压接(crimping)紧固而成的部件。
定子铁芯11具有环状的磁轭部13和从磁轭部13向径向内侧突出的多个齿12。在此，齿12的数量为9个，但不限定于9个。在相邻的齿12之间形成有槽。槽的数量与齿12的数量相同。各齿12在径向内侧的前端具有宽度(定子铁芯11的周向的尺寸)较宽的齿顶部。
在各齿12经由绝缘体(绝缘件)14卷绕有作为定子绕组的线圈3。线圈3例如是以集中卷绕方式将110圈(110匝)线径(直径)为0.8mm的电磁线卷绕于各齿12而成的部件。线圈3的圈数及线径根据电动机1要求的特性(转速、转矩等)、供给电压或槽的截面面积决定。
线圈3由U相、V相及W相的三相绕组(称为线圈3U、3V、3W)构成。各相的线圈3的两端子开放。即，线圈3具有合计6个端子。如后所述，构成为能够以Y接线和三角形接线切换线圈3的接线状态。绝缘体14例如由利用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)形成的膜构成，厚度为0.1～0.2mm。
定子铁芯11具有将多个块(称为分割铁芯)经由薄壁部连结而成的结构。各分割铁芯具有一个齿。在此，分割铁芯的数量为9个，但不限定于9个。在将定子铁芯11展开为带状的状态下在各齿12卷绕电磁线，之后，将定子铁芯11弯折为环状并将两端部焊接。
像这样，用较薄的膜构成绝缘体14，另外，将定子铁芯11设为分割构造以便容易绕线，这在增加槽内的线圈3的圈数方面是有效的。此外，定子铁芯11不限定于具有按上述方式将多个分割铁芯连结而成的结构。
转子20具有转子铁芯21和安装于转子铁芯21的永久磁铁25。转子铁芯21是在旋转轴方向上层叠厚度为0.1～0.7mm(在此为0.35mm)的多块电磁钢板并通过压接紧固而成的部件。
转子铁芯21具有圆筒形状，在其径向中心形成有轴孔27(中心孔)。成为转子20的旋转轴的轴(例如图2所示的旋转式压缩机8的轴90)通过热装或压入等固定于轴孔27。
沿着转子铁芯21的外周面，形成有供永久磁铁25***的多个(在此为6个)磁铁***孔22。磁铁***孔22为空隙，一个磁铁***孔22对应于一个磁极。在此，由于设置有6个磁铁***孔22，所以转子20整体成为6极。但是，磁铁***孔22的数量(即极数)不限定于6个。
在此，磁铁***孔22具有周向的中央部向径向内侧突出的V字形。此外，磁铁***孔22不限定于V字形，例如也可以是直线形。
在一个磁铁***孔22内配置有两个永久磁铁25。即，针对一个磁极，配置有两个永久磁铁25。在此，如上所述，由于转子20为6极，所以配置有合计12个永久磁铁25。
永久磁铁25是在转子铁芯21的轴向上较长的平板状构件，在转子铁芯21的周向上具有宽度，在径向上具有厚度。永久磁铁25例如由稀土类磁铁构成，所述稀土类磁铁以钕(Nd)、铁(Fe)及硼(B)为主成分。
永久磁铁25在厚度方向上被磁化。另外，配置在一个磁铁***孔22内的两个永久磁铁25以使彼此相同的磁极朝向径向的相同侧的方式磁化。
在磁铁***孔22的周向两侧分别形成有隔磁磁桥(flux barrier)26。隔磁磁桥26是与磁铁***孔22连续地形成的空隙。隔磁磁桥26用于抑制相邻的磁极间的漏磁通(即，通过极间流动的磁通)。
在转子铁芯21中，在各磁铁***孔22的周向的中央部形成有作为突起的第一磁铁保持部23。另外，在转子铁芯21中，在磁铁***孔22的周向的两端部分别形成有作为突起的第二磁铁保持部24。第一磁铁保持部23及第二磁铁保持部24在各磁铁***孔22内对永久磁铁25进行定位并保持。
如上所述，定子10的槽数(即齿12的数量)为9个，转子20的极数为6个。即，电动机1的转子20的极数与定子10的槽数之比为2∶3。
在电动机1中，以Y接线和三角形接线切换线圈3的接线状态，但在使用三角形接线的情况下，存在循环电流流动而使得电动机1的性能下降的可能性。循环电流由在各相绕组的感应电压中产生的三次谐波引起。已知如下情况：在极数与槽数之比为2∶3的集中卷绕的情况下，如果没有磁饱和等的影响，则在感应电压中不会产生三次谐波，因此，不会产生由循环电流导致的性能降低。
<旋转式压缩机的结构>
接着，说明使用电动机1的旋转式压缩机8。图2是示出旋转式压缩机8的结构的剖视图。旋转式压缩机8具备壳体80、配设在壳体80内的压缩机构9及驱动压缩机构9的电动机1。旋转式压缩机8还具有将电动机1与压缩机构9能够传递动力地连结的轴90(曲轴)。轴90与电动机1的转子20的轴孔27(图1)嵌合。
壳体80例如是用钢板形成的密闭容器，覆盖电动机1及压缩机构9。壳体80具有上部壳体80a和下部壳体80b。在上部壳体80a安装有作为用于从旋转式压缩机8的外部向电动机1供给电力的端子部的玻璃端子81、以及用于将在旋转式压缩机8内压缩后的制冷剂排出到外部的排出管85。在此，从玻璃端子81引出分别与电动机1(图1)的线圈3的U相、V相及W相各两条对应的合计6条引出线。在下部壳体80b收容有电动机1及压缩机构9。
压缩机构9沿着轴90具有圆环状的第一缸91及第二缸92。第一缸91及第二缸92固定于壳体80(下部壳体80b)的内周部。在第一缸91的内周侧配置有圆环状的第一活塞93，在第二缸92的内周侧配置有圆环状的第二活塞94。第一活塞93及第二活塞94是与轴90一起旋转的旋转活塞。
在第一缸91与第二缸92之间设置有分隔板97。分隔板97是在中央具有贯通孔的圆板状构件。在第一缸91及第二缸92的缸室设置有将缸室分为吸入侧和压缩侧的叶片(未图示)。第一缸91、第二缸92及分隔板97利用螺栓98一体地固定。
在第一缸91的上侧，以堵塞第一缸91的缸室的上侧的方式配置有上部框架95。在第二缸92的下侧，以堵塞第二缸92的缸室的下侧的方式配置有下部框架96。上部框架95及下部框架96将轴90支承为能够旋转。
在壳体80的下部壳体80b的底部积存有对压缩机构9的各滑动部进行润滑的冷冻机油(未图示)。冷冻机油在孔90a内上升，并从形成在轴90的多个部位的供油孔90b供给到各滑动部，所述孔90a在轴向上形成在轴90的内部。
电动机1的定子10通过热装安装在壳体80的内侧。从安装于上部壳体80a的玻璃端子81向定子10的线圈3供给电力。在转子20的轴孔27(图1)固定有轴90。
在壳体80安装有储存制冷剂气体的储液器(accumulator)87。储液器87例如由设置在下部壳体80b的外侧的保持部80c保持。在壳体80安装有一对吸入管88、89，经由该吸入管88、89从储液器87向缸91、92供给制冷剂气体。
作为制冷剂，例如可以使用R410A、R407C或R22等，但从防止全球变暖的观点出发，优选使用低GWP(全球变暖系数)的制冷剂。作为低GWP的制冷剂，例如能够使用以下的制冷剂。
(1)首先，能够使用在组成中具有碳的双键的卤化烃，例如HFO(Hydro FluoroOrefin：氢氟烯烃)-1234yf(CF3CF＝CH2)。HFO-1234yf的GWP为4。
(2)另外，可以使用在组成中具有碳的双键的烃，例如R1270(丙烯)。R1270的GWP为3，比HFO-1234yf低，可燃性比HFO-1234yf高。
(3)另外，可以使用包含有在组成中具有碳的双键的卤化烃或在组成中具有碳的双键的烃中的至少任一种的混合物，例如HFO-1234yf与R32的混合物。上述HFO-1234yf由于是低压制冷剂而压力损失倾向于变大，有可能会导致制冷循环(特别是蒸发器)的性能下降。因此，在实用方面，优选使用与R32或R41的混合物，所述R32或R41与HFO-1234yf相比是高压制冷剂。
旋转式压缩机8的基本工作如下所述。从储液器87供给的制冷剂气体通过吸入管88、89被供给到第一缸91及第二缸92的各缸室。当驱动电动机1而使转子20旋转时，轴90与转子20一起旋转。然后，与轴90嵌合的第一活塞93及第二活塞94在各缸室内进行偏心旋转，并在各缸室内压缩制冷剂。压缩后的制冷剂通过设置于电动机1的转子20的孔(未图示)而在壳体80内上升，并从排出管85排出到外部。
此外，使用电动机1的压缩机不限定于旋转式压缩机，例如也可以是涡旋式压缩机等。
<空气调节机的结构>
接着，说明包括实施方式1的驱动装置在内的空气调节机5。图3是示出空气调节机5的结构的框图。空气调节机5具备设置在室内(空调对象空间)的室内机5A和设置在室外的室外机5B。室内机5A与室外机5B利用供制冷剂流动的连接配管40a、40b连接。通过冷凝器后的液体制冷剂在连接配管40a中流动。通过蒸发器后的气体制冷剂在连接配管40b中流动。
在室外机5B配设有压缩制冷剂并将其排出的压缩机41、切换制冷剂的流动方向的四通阀(制冷剂流路切换阀)42、进行外部空气与制冷剂的热交换的室外热交换器43及将高压的制冷剂减压为低压的膨胀阀(减压装置)44。压缩机41由上述旋转式压缩机8(图2)构成。在室内机5A配置有进行室内空气与制冷剂的热交换的室内热交换器45。
上述压缩机41、四通阀42、室外热交换器43、膨胀阀44及室内热交换器45利用包括上述连接配管40a、40b在内的配管40连接，并构成制冷剂回路。利用这些构成要素构成压缩式制冷循环(压缩式热泵循环)，所述压缩式制冷循环利用压缩机41使制冷剂循环。
为了控制空气调节机5的运转，在室内机5A配置有室内控制装置50a，在室外机5B配置有室外控制装置50b。室内控制装置50a及室外控制装置50b分别具有控制基板，所述控制基板形成有用于控制空气调节机5的各种电路。室内控制装置50a与室外控制装置50b利用联络线缆50c相互连接。联络线缆50c与上述连接配管40a、40b捆扎在一起。
在室外机5B以与室外热交换器43相向的方式配置有作为送风机的室外送风风扇46。室外送风风扇46通过旋转生成通过室外热交换器43的空气流。室外送风风扇46例如由螺旋桨风扇构成。
四通阀42由室外控制装置50b控制，并切换制冷剂流动的方向。当四通阀42位于在图3中用实线示出的位置时，将从压缩机41排出的气体制冷剂输送到室外热交换器43(冷凝器)。另一方面，当四通阀42位于在图3中用虚线示出的位置时，将从室外热交换器43(蒸发器)流入的气体制冷剂输送到压缩机41。膨胀阀44由室外控制装置50b控制，通过变更开度，从而将高压的制冷剂减压为低压。
在室内机5A以与室内热交换器45相向的方式配置有作为送风机的室内送风风扇47。室内送风风扇47通过旋转生成通过室内热交换器45的空气流。室内送风风扇47例如由贯流风扇构成。
在室内机5A设置有作为温度传感器的室内温度传感器54，所述室内温度传感器54测定作为室内(空调对象空间)的空气温度的室内温度Ta，并将测定到的温度信息(信息信号)发送给室内控制装置50a。室内温度传感器54可以由在一般的空气调节机中使用的温度传感器构成，也可以使用检测室内的墙壁或地面等的表面温度的辐射温度传感器。
另外，在室内机5A设置有信号接收部56，所述信号接收部56接收从作为供用户操作的操作部的遥控器55(远程操作装置)发送来的指示信号(运转指示信号)。遥控器55是供用户对空气调节机5进行运转输入(运转开始及停止)或运转内容(设定温度、风速等)的指示的装置。
压缩机41构成为在通常运转时能够在20～130rps的范围变更运转转速。伴随着压缩机41的转速的上升，制冷剂回路的制冷剂循环量增加。控制装置50(更具体而言，为室外控制装置50b)根据利用室内温度传感器54得到的当前的室内温度Ta与用户用遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT，对压缩机41的转速进行控制。温度差ΔT越大，则压缩机41以越高的转速旋转，并使制冷剂的循环量增加。
室内送风风扇47的旋转由室内控制装置50a控制。室内送风风扇47的转速能够多级地切换。在此，例如，能够将转速切换为强风、中风及弱风这三级。另外，在用遥控器55将风速设定设定为自动模式的情况下，根据测定到的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT切换室内送风风扇47的转速。
室外送风风扇46的旋转由室外控制装置50b控制。室外送风风扇46的转速能够多级地切换。在此，根据测定到的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT切换室外送风风扇46的转速。
另外，室内机5A具备左右风向板48和上下风向板49。左右风向板48及上下风向板49变更利用室内送风风扇47向室内吹出在室内热交换器45进行热交换后的调节空气时的吹出方向。左右风向板48左右变更吹出方向，上下风向板49上下变更吹出方向。室内控制装置50a基于遥控器55的设定，控制左右风向板48及上下风向板49中的每一个的角度即吹出气流的风向。
空气调节机5的基本工作如下所述。在制冷运转时，四通阀42被切换到用实线示出的位置，从压缩机41排出的高温高压的气体制冷剂流入室外热交换器43。在该情况下，室外热交换器43作为冷凝器工作。在利用室外送风风扇46的旋转而使空气通过室外热交换器43时，空气通过热交换夺取制冷剂的冷凝热。制冷剂冷凝并成为高压低温的液体制冷剂，在膨胀阀44进行绝热膨胀并成为低压低温的二相制冷剂。
通过膨胀阀44后的制冷剂流入室内机5A的室内热交换器45。室内热交换器45作为蒸发器工作。在利用室内送风风扇47的旋转而使空气通过室内热交换器45时，空气通过热交换而被制冷剂夺取蒸发热，由此，向室内供给冷却后的空气。制冷剂蒸发并成为低温低压的气体制冷剂，在压缩机41中再次被压缩成高温高压的制冷剂。
在制热运转时，四通阀42被切换到用虚线示出的位置，从压缩机41排出的高温高压的气体制冷剂流入室内热交换器45。在该情况下，室内热交换器45作为冷凝器工作。在利用室内送风风扇47的旋转而使空气通过室内热交换器45时，空气通过热交换从制冷剂夺取冷凝热，由此，向室内供给加热后的空气。另外，制冷剂冷凝并成为高压低温的液体制冷剂，在膨胀阀44进行绝热膨胀并成为低压低温的二相制冷剂。
通过膨胀阀44后的制冷剂流入室外机5B的室外热交换器43。室外热交换器43作为蒸发器工作。在利用室外送风风扇46的旋转而使空气通过室外热交换器43时，空气通过热交换而被制冷剂夺取蒸发热。制冷剂蒸发并成为低温低压的气体制冷剂，在压缩机41中再次被压缩成高温高压的制冷剂。
图4是示出空气调节机5的控制***的基本结构的概念图。上述室内控制装置50a和室外控制装置50b经由联络线缆50c相互交换信息，并对空气调节机5进行控制。在此，将室内控制装置50a和室外控制装置50b一起称为控制装置50。
图5(A)是示出空气调节机5的控制***的框图。控制装置50例如由微型计算机构成。在控制装置50装入有输入电路51、运算电路52及输出电路53。
向输入电路51输入信号接收部56从遥控器55接收到的指示信号。指示信号例如包括设定运转输入、运转模式、设定温度、风量或风向的信号。另外，向输入电路51输入温度信息，所述温度信息表示室内温度传感器54检测出的室内的温度。输入电路51将输入的这些信息输出给运算电路52。
运算电路52具有CPU(Central Processing Unit：中央处理器)57和存储器58。CPU57进行运算处理及判断处理。存储器58存储有在空气调节机5的控制中使用的各种设定值及程序。运算电路52基于从输入电路51输入的信息进行运算及判断，并向输出电路53输出其结果。
输出电路53包括控制部分，所述控制部分基于从运算电路52输入的信息，控制压缩机41、接线切换部60(后述)、整流器102、逆变器103、压缩机41、四通阀42、膨胀阀44、室外送风风扇46、室内送风风扇47、左右风向板48及上下风向板49。输出电路53例如包括控制逆变器103的后述的逆变器驱动电路111(图6)。
如上所述，由于室内控制装置50a及室外控制装置50b(图4)经由联络线缆50c相互交换信息，并对室内机5A及室外机5B的各种设备进行控制，所以在此将室内控制装置50a和室外控制装置50b一起表达为控制装置50。实际上，室内控制装置50a及室外控制装置50b中的每一个由微型计算机构成。此外，也可以仅在室内机5A及室外机5B中的任一方搭载控制装置，并对室内机5A及室外机5B的各种设备进行控制。
图5(B)是示出在控制装置50中基于室内温度Ta控制压缩机41的电动机1的部分的框图。控制装置50的运算电路52具备接收内容解析部52a、室内温度取得部52b、温度差算出部52c及压缩机控制部52d。它们例如包含于运算电路52的CPU57。
接收内容解析部52a解析从遥控器55经由信号接收部56及输入电路51输入的指示信号。接收内容解析部52a基于解析结果，向温度差算出部52c输出例如运转模式及设定温度Ts。室内温度取得部52b取得从室内温度传感器54经由输入电路51输入的室内温度Ta，并向温度差算出部52c输出。
温度差算出部52c算出从室内温度取得部52b输入的室内温度Ta与从接收内容解析部52a输入的设定温度Ts的温度差ΔT。在从接收内容解析部52a输入的运转模式为制热运转的情况下，根据温度差ΔT＝Ts-Ta算出。在运转模式为制冷运转的情况下，根据温度差ΔT＝Ta-Ts算出。温度差算出部52c将算出的温度差ΔT输出给压缩机控制部52d。
压缩机控制部52d基于从温度差算出部52c输入的温度差ΔT控制驱动装置100，由此，控制电动机1的转速(即压缩机41的转速)。
<驱动装置的结构>
接着，说明驱动电动机1的驱动装置100。图6是示出驱动装置100及电动机1的结构的框图。驱动装置100具有对电源101的输出进行整流的整流器102、向电动机1的线圈3输出交流电压的逆变器103、切换线圈3的接线状态的接线切换部60及控制装置50。电源101例如是200V(有效电压)的交流电源。
控制装置50具备检测逆变器103的输入侧或输出侧的电流的电流检测电路108、驱动逆变器103的逆变器驱动电路111及作为逆变器控制部的CPU110。
整流器102是经由电抗器109从电源101接受交流电压并进行整流及平滑化而从母线L1、L2输出直流电压的整流电路。整流器102具有对交流电压进行整流的桥接二极管102a、102b、102c、102d和使输出电压平滑化的平滑电容器102e。将从整流器102输出的电压称为母线电压。整流器102的输出电压由控制装置50控制。
逆变器103的输入端子与整流器102的母线L1、L2连接。另外，逆变器103的输出端子分别经由U相、V相、W相的布线(输出线)104、105、106与电动机1的三相的线圈3U、3V、3W连接。
逆变器103具有第一U相开关元件1Ua、第二U相开关元件1Ub、第一V相开关元件1Va、第二V相开关元件1Vb、第一W相开关元件1Wa及第二W相开关元件1Wb。
第一U相开关元件1Ua相当于U相上支路，第二U相开关元件1Ub相当于U相下支路。第一U相开关元件1Ua及第二U相开关元件1Ub与U相的布线104连接。另外，在第一U相开关元件1Ua并联连接有第一U相二极管2Ua，在第二U相开关元件1Ub并联连接有第二U相二极管2Ub。
第一V相开关元件1Va相当于V相上支路，第二V相开关元件1Vb相当于V相下支路。第一V相开关元件1Va及第二V相开关元件1Vb与V相的布线105连接。另外，在第一V相开关元件1Va并联连接有第一V相二极管2Va，在第二V相开关元件1Vb并联连接有第二V相二极管2Vb。
第一W相开关元件1Wa相当于W相上支路，第二W相开关元件1Wb相当于W相下支路。第一W相开关元件1Wa及第二W相开关元件1Wb与W相的布线106连接。另外，在第一W相开关元件1Wa并联连接有第一W相二极管2Wa，在第二W相开关元件1Wb并联连接有第二W相二极管2Wb。
各开关元件1Ua～1Wb例如能够由IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等晶体管构成。另外，各开关元件1Ua～1Wb的接通断开由来自逆变器驱动电路111的驱动信号控制。
逆变器驱动电路111基于从CPU110输入的PWM(Pulse WidthModulation:脉冲宽度调制)信号，生成用于使逆变器103的各开关元件1Ua～1Wb接通断开的驱动信号，并向逆变器103输出。该逆变器驱动电路111是上述输出电路53(图5(A))的一部分。
在逆变器103的输入侧(例如来自整流器102的母线L2)连接有电阻107，在该电阻107连接有电流检测电路108。电流检测电路108是检测逆变器103的输入侧的电流(即整流器102的母线电流)的电流值的电流检测部，在此，使用分流电阻。此外，电流检测电路108不限于这样的例子，也可以检测逆变器103的输出侧的电流(相电流)的电流值。另外，不限于分流电阻，也可以使用霍尔元件、变压器(利用电磁感应的部件)。
作为逆变器控制部的CPU110控制逆变器103及接线切换部60。向CPU110输入信号接收部56接收到的来自遥控器55的运转指示信号、室内温度传感器54检测出的室内温度及来自电流检测电路108的电流值。
CPU110基于这些输入信息，向整流器102输出电压切换信号，向逆变器103输出逆变器驱动信号(PWM信号)，向接线切换部60输出接线切换信号，向整流器102输出电压切换信号。此外，CPU110对应于图5(A)所示的CPU57。
接着，说明线圈3及其接线切换。图7是示出驱动装置100的结构的图，分别将整流器102、逆变器103及控制装置50作为一个块示出。接线切换部60以Y接线和三角形接线切换线圈3的接线状态。
电动机1的三相的线圈3U、3V、3W中的线圈3U具有端子31U、32U。线圈3V具有端子31V、32V。线圈3W具有端子31W、32W。布线104与线圈3U的端子31U连接。布线105与线圈3V的端子31V连接。布线106与线圈3W的端子31W连接。
接线切换部60具有均用继电器触点构成的开关61、62、63。开关61将线圈3U的端子32U与布线105及中性点(共用触点)33中的任一个连接。开关62将线圈3V的端子32V与布线106及中性点33中的任一个连接。开关63将线圈3V的端子32W与布线104及中性点33中的任一个连接。此外，接线切换部60的开关61、62、63也可以用半导体开关构成，对此，在变形例(图19)中说明。
在图7所示的状态下，开关61将线圈3U的端子32U与中性点33连接，开关62将线圈3V的端子32V与中性点33连接，开关63将线圈3W的端子32W与中性点33连接。即，线圈3U、3V、3W的端子31U、31V、31W与逆变器103连接，端子32U、32V、32W与中性点33连接。
图8是示出在驱动装置100中切换接线切换部60的开关61、62、63后的状态的框图。在图8所示的状态下，开关61将线圈3U的端子32U与布线105连接，开关62将线圈3V的端子32V与布线106连接，开关63将线圈3W的端子32W与布线104连接。
图9(A)是示出开关61、62、63处于图7所示的状态时的线圈3U、3V、3W的接线状态的示意图。线圈3U、3V、3W分别在端子32U、32V、32W处与中性点33连接。因此，线圈3U、3V、3W的接线状态成为Y接线(星形接线)。
图9(B)是示出开关61、62、63处于图8所示的状态时的线圈3U、3V、3W的接线状态的示意图。线圈3U的端子32U经由布线105(图8)与线圈3V的端子31V连接。线圈3V的端子32V经由布线106(图8)与线圈3W的端子31W连接。线圈3W的端子32W经由布线104(图8)与线圈3U的端子31U连接。因此，线圈3U、3V、3W的接线状态成为三角形接线(三角接线)。
这样，接线切换部60能够通过开关61、62、63的切换，在Y接线(第一接线状态)及三角形接线(第二接线状态)之间切换电动机1的线圈3U、3V、3W的接线状态。
图10是示出线圈3U、3V、3W中的每一个的线圈部分的示意图。如上所述，电动机1具有9个齿12(图1)，线圈3U、3V、3W分别卷绕于3个齿12。即，线圈3U是将卷绕在3个齿12上的U相的线圈部分Ua、Ub、Uc串联连接而成的线圈。同样地，线圈3V是将卷绕在3个齿12上的V相的线圈部分Va、Vb、Vc串联连接而成的线圈。另外，线圈3W是将卷绕在3个齿12上的W相的线圈部分Wa、Wb、Wc串联连接而成的线圈。
在实施方式1的电动机1中，极数与槽数之比为2∶3，线圈3以集中卷绕的方式卷绕。在该结构中，在各齿12以相同的圈数且相同的卷绕方向卷绕线圈3，在周向上按线圈部分Ua、Va、Wa、Ub、Vb、Wb、Uc、Vc、Wc的顺序排列(参照图1)。
<用于过电流保护的结构>
接着，说明实施方式1的驱动装置100中的用于过电流保护的结构。过电流保护是指：以减少永久磁铁25的退磁为目的，以逆变器103的电流值不超过过电流阈值(也称为过电流保护等级)的方式进行控制。
图11是分别针对Y接线和三角形接线示出线间电压与转速的关系的图表。当将圈数设为相同数量时，线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的线圈3的相阻抗成为线圈3的接线状态为Y接线的情况下的1/
Figure BDA0002363720000000161
倍。因此，当将转速设为相同时，线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的线间电压(单点划线)成为线圈3的接线状态为Y接线的情况下的线间电压(实线)的1/
Figure BDA0002363720000000162
倍。
即，在利用三角形接线将线圈3接线的情况下，如果将圈数设为Y接线的情况下的
Figure BDA0002363720000000171
倍，则对于相同的转速N，线间电压与Y接线的情况下等效，因此，逆变器103的输出电流也与Y接线的情况下等效。
在三相交流同步状态下，通过使三角形接线时的逆变器输出电流成为Y接线时的逆变器输出电流的
Figure BDA0002363720000000172
倍，并使相位推迟π/6，从而成为等效(即，成为电动机1的磁通分布相同且产生转矩也相同的状态)。
例如，在图9(A)所示的Y接线中，将U相、V相、W相的逆变器输出电流设为Iu、Iv、Iw，将在U相的线圈3U中流动的电流的电流值设为Io。在该情况下，关于各相的逆变器输出电流Iu、Iv、Iw，将ω设为角频率，将t设为时间，按以下方式表示。
Iu＝Io×sin(ωt)
Iv＝Io×sin(ωt-2π/3)
Iw＝Io×sin(ωt-4π/3)。
另一方面，在图9(B)所示的三角形接线中，将U相、V相、W相的逆变器输出电流设为Iu'、Iv'、Iw'。在该情况下，各相的Iu'、Iv'、Iw'使用上述Io按以下方式表示。
Figure BDA0002363720000000173
Figure BDA0002363720000000174
Figure BDA0002363720000000175
也就是说，由于三角形接线时的逆变器输出电流成为Y接线时的逆变器输出电流的
Figure BDA0002363720000000176
倍，所以将三角形接线时的过电流阈值(过电流保护等级)设定为Y接线时的过电流阈值的
Figure BDA0002363720000000177
倍即可。
然而，在电动机1的运转期间，可能会产生U相、V相、W相的逆变器输出电流中的任一相的电流不流动那样的特殊的运转状态。例如为在任一相的逆变器输出电流成为0的时间点发生停电等情况。在这样的特殊的运转状态下，由于电流向线圈的流动方式与通常的运转状态不同，所以退磁的产生状况也不同。
图12(A)是示出线圈3的接线状态为Y接线且逆变器输出电流的一相缺相的状态的示意图。在此，设为W相的逆变器输出电流Iw不流动。将电动机1的极数设为6个，将槽数设为9个，将线圈3的卷绕方法设为集中卷绕。
在图12(A)中，当将在U相的线圈3U中流动的电流的电流值设为Io时，在V相的线圈3V中流动的电流的电流值也成为Io。在线圈3U中流动的电流的方向(更具体而言，为相对于绕线方向的电流的方向)与在线圈3V中流动的电流的方向相互逆向。此时，由于在线圈3U、3V中会产生相互逆向的磁通势，因此，会以使相邻的齿间短路的方式产生磁通的流动。
图12(B)是示出在如图12(A)所示那样W相的逆变器输出电流不流动的状态下最容易产生永久磁铁25的退磁的定子10与转子20的位置关系的示意图。如图12(B)所示，在转子20的极间(用附图标记201示出)和卷绕有线圈3U的齿12与卷绕有线圈3V的齿12之间相向的情况下，最容易产生永久磁铁25的退磁。
即，由于线圈3U的电流，在卷绕有线圈3U的齿12内产生朝向径向内侧的磁通势M1，由于线圈3V的电流，在卷绕有线圈3V的齿12内产生朝向径向外侧的磁通势M2。因此，会产生从卷绕有线圈3U的齿12的前端朝向卷绕有线圈3V的齿12的前端并横穿永久磁铁25的磁通的流动F1。
此时，在与卷绕有线圈3U的齿12相向的永久磁铁25的磁化方向(箭头N1)为朝向径向外侧的方向、与卷绕有线圈3V的齿12相向的永久磁铁25的磁化方向(箭头N2)为朝向径向内侧的方向的情况下，在各永久磁铁25中，磁通与磁化方向逆向地流动。结果，有可能产生永久磁铁25的退磁。
因此，在Y接线的情况下，在定子10和转子20位于图12(B)所示的位置关系时，需要以不产生永久磁铁25的退磁的方式决定过电流阈值。
图13(A)是示出线圈3的接线状态为三角形接线且逆变器输出电流的一相缺相的状态的示意图。在此，设为W相的逆变器输出电流Iw不流动。
在图13(A)中，在U相的线圈3U中流动的电流的电流值成为
Figure BDA0002363720000000191
在V相的线圈3V中流动的电流的电流值及在W相的线圈3W中流动的电流的电流值均成为
Figure BDA0002363720000000192
Figure BDA0002363720000000193
在该情况下，产生以从U相的线圈3U朝向相邻的V相及W相的线圈3V、3W的方式分支的磁通的流动。
图13(B)是示出在如图13(A)所示那样W相的逆变器输出电流不流动的状态下最容易产生永久磁铁25的退磁的定子10与转子20的位置关系的示意图。如图13(B)所示，在转子20的磁极(用附图标记200示出)与卷绕有线圈3U的齿12相向的情况下，最容易产生永久磁铁25的退磁。
即，由于线圈3U的电流，在卷绕有线圈3U的齿12内产生朝向径向内侧的磁通势M3。另外，由于线圈3V、3W的电流，在分别卷绕有线圈3V、3W的齿12内产生朝向径向外侧的磁通势M4。因此，会产生从卷绕有线圈3U的齿12的前端朝向分别卷绕有线圈3V、3W的齿12的各前端并横穿永久磁铁25的磁通的流动F2。
此时，在与卷绕有线圈3U的齿12相向的永久磁铁25的磁化方向(箭头N1)为朝向径向外侧的方向的情况下，在该永久磁铁25中，磁通与磁化方向逆向地流动。结果，有可能产生永久磁铁25的退磁。
因此，在三角形接线的情况下，在定子10和转子20位于图13(B)所示的位置关系时，需要以不产生永久磁铁25的退磁的方式决定过电流阈值。
如上所述，在线圈3的接线状态为三角形接线的情况下，由于1.15×Io的电流在线圈3U中流动，所以由于线圈3U的电流而产生的磁通势M3成为Y接线的情况下的磁通势M1(图12(B))的1.15倍即增加15％。
但是，在转子20和定子10位于图13(B)所示的位置关系(即，最容易产生退磁的位置关系)时，在与卷绕有线圈3U的齿12相向的永久磁铁25的径向外侧，存在转子铁芯21的一部分(称为转子铁芯外周部28)。
因此，从卷绕有线圈3U的齿12的前端朝向卷绕有线圈3V的齿12的前端的磁通的一部分不通过永久磁铁25，而是如用箭头F3示出的那样通过转子铁芯外周部28。同样地，从卷绕有线圈3U的齿12的前端朝向卷绕有线圈3W的齿12的前端的磁通的一部分也不通过永久磁铁25，而是如用箭头F3示出的那样通过转子铁芯外周部28。
即，利用由线圈3U的电流导致的磁通势M3产生的磁通中的相当于0～10％的部分成为不通过永久磁铁25的漏磁通。因此，可以说在三角形接线的情况下，与Y接线的情况相比，容易产生从磁通势的增加量即15％减去漏磁通的0～10％而得到的5～15％的退磁。
换句话说，为了在Y接线和三角形接线中抑制永久磁铁25的退磁，需要将三角形接线的情况下的过电流阈值设定为比Y接线的情况下的过电流阈值的
Figure BDA0002363720000000207
倍低5～15％的值。
例如，在永久磁铁嵌入型的电动机中，永久磁铁的退磁率的合格与否的基准为-3％。因此，对过电流阈值(过电流保护等级)进行设定，以使退磁率不低于-3％。当将Y接线的情况下的过电流阈值设为A时，如果将三角形接线的情况下的过电流阈值B设定为与
Figure BDA0002363720000000208
相同，则在逆变器输出电流缺相的情况下，有可能产生退磁。
因此，在该实施方式1中，将三角形接线的情况下的过电流阈值B设定为小于
Figure BDA0002363720000000201
(即
Figure BDA0002363720000000202
)。此外，过电流阈值A也称为第一阈值A(或第一过电流阈值A)。另外，过电流阈值B也称为第二阈值B(或第二过电流阈值B)。
从抑制永久磁铁25的退磁的观点来看，优选过电流阈值B尽可能比
Figure BDA0002363720000000203
小，但当过电流阈值B过小时，电动机1的最大驱动输出受到限制。因此，过电流阈值B优选设定为在抑制永久磁铁25的退磁的同时尽可能大的值。
如上所述，利用U相的线圈3U的电流产生的磁通势在三角形接线中最大比Y接线大15％。因此，优选将三角形接线的情况下的过电流阈值B设定为大于
Figure BDA0002363720000000204
且小于
Figure BDA0002363720000000205
换句话说，优选满足
Figure BDA0002363720000000206
并且，在三角形接线中，在定子10和转子20位于最容易产生退磁的位置关系时(图13(B))，利用由在线圈3中流动的电流导致的磁通势M3产生的磁通中的0～10％成为通过转子铁芯外周部28的漏磁通。因此，三角形接线中的过电流阈值B优选相对于Y接线中的过电流阈值A高从磁通势的增加量即15％减去相当于漏磁通的0～10％而得到的5～15％。换句话说，优选满足
Figure BDA0002363720000000211
Figure BDA0002363720000000212
图14是示出实施方式1的电动机1的退磁特性的图表。退磁特性是指退磁率相对于电流值的变化。横轴是逆变器103的输出电流(A)，纵轴是退磁率(％)。退磁率(％)通过{(电流施加后的感应电压/电流施加前的感应电压)-1}×100求出。另外，感应电压对应于与线圈3交链的磁通量。在此，使逆变器103的输出电流变化为0A～30A，测定永久磁铁25的退磁率。
在图14中，实线示出Y接线中的退磁特性，虚线示出三角形接线中的退磁特性。点线为将Y接线中的退磁特性中的电流值的
Figure BDA00023637200000002112
倍的点连接而成的线。
过电流阈值A是Y接线中退磁率成为-3％时的电流值。过电流阈值B是三角形接线中退磁率成为-3％时的电流值。过电流阈值B是相对于过电流阈值A的
Figure BDA0002363720000000213
倍的值(即
Figure BDA0002363720000000214
A)低5～15％的电流值。
即，如果将过电流阈值B设定为与过电流阈值A的
Figure BDA0002363720000000215
倍的值(即
Figure BDA0002363720000000216
A)相同，则例如可能在逆变器输出电流的一相不流动的状态下产生退磁。通过将过电流阈值B设为比
Figure BDA0002363720000000217
A低5～15％的值，从而能够提高退磁的抑制效果。
如以上那样，通过进行Y接线和三角形接线的切换，并且根据接线状态设定过电流阈值A、B，并将过电流阈值B设定为满足
Figure BDA0002363720000000218
Figure BDA0002363720000000219
更优选为
Figure BDA00023637200000002110
进一步优选为
Figure BDA00023637200000002111
由此，能够提高电动机1的驱动效率，并且能够降低永久磁铁的退磁而提高电动机1的可靠性。
此外，在旋转式压缩机8等中，在100℃以上的环境中使用电动机1，但构成永久磁铁25的稀土类磁铁具有容易在高温中退磁的特性。因此，一般来说，在稀土类磁铁中，需要添加用于抑制退磁的镝(Dy)这样的昂贵的稀土类元素。
在该实施方式1中，由于能够抑制永久磁铁25的退磁，所以在用于旋转式压缩机8等的电动机1中，也能够用不含有镝的稀土类磁铁构成永久磁铁25。结果，能够提高电动机1的制造成本。
<空气调节机的工作>
图15是示出空气调节机5的基本工作的流程图。空气调节机5的控制装置50通过利用信号接收部56从遥控器55接收起动信号，从而开始运转(步骤S101)。在此，控制装置50的CPU57起动。如后所述，由于空气调节机5在前次结束时将线圈3的接线状态切换为三角形接线并结束，所以在运转开始时(起动时)线圈3的接线状态成为三角形接线。
接着，控制装置50进行空气调节机5的起动处理(步骤S102)。具体而言，例如，驱动室内送风风扇47及室外送风风扇46的各风扇电机。
接着，控制装置50向整流器102输出电压切换信号，将整流器102的母线电压升压到与三角形接线对应的第二母线电压(例如390V)(步骤S103)。整流器102的母线电压是从逆变器103施加到电动机1的最大电压。
接着，控制装置50起动电动机1(步骤S104)。由此，以线圈3的接线状态为三角形接线的方式起动电动机1。控制装置50控制逆变器103的输出电压而控制电动机1的转速。更具体而言，图6所示的CPU110经由逆变器驱动电路111控制逆变器103的输出电压。
控制装置50根据由室内温度传感器54检测出的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT，使电动机1的转速以预先确定的速度阶段性地上升。电动机1的转速的容许最大转速例如是130rps。由此，使压缩机41的制冷剂循环量增加，在制冷运转的情况下提高制冷能力，在制热运转的情况下提高制热能力。
另外，当由于空调效果而室内温度Ta接近设定温度Ts且温度差ΔT示出减少倾向时，控制装置50根据温度差ΔT使电动机1的转速下降。当温度差ΔT减少到预先确定的零附近的温度(但比0大)时，控制装置50使电动机1以容许最小转速(例如20rps)运转。
另外，在室内温度Ta达到设定温度Ts的情况下(即在温度差ΔT成为0以下的情况下)，控制装置50为了防止过度制冷(或过度制热)而停止电动机1的旋转。由此，成为压缩机41停止的状态。然后，在温度差ΔT再次比0大的情况下，控制装置50再次开始电动机1的旋转。此外，控制装置50限制电动机1的短时间内的旋转的再次开始，以便不在短时间内反复进行电动机1的旋转和停止。
另外，当电动机1的转速达到预先设定的转速时，开始进行利用逆变器103的弱励磁控制。
控制装置50判断是否从遥控器55经由信号接收部56接收到运转停止信号(空气调节机5的运转停止信号)(步骤S105)。在没有接收到运转停止信号的情况下，进入步骤S106。另一方面，在接收到运转停止信号的情况下，控制装置50进入步骤S109。
控制装置50取得用室内温度传感器54检测出的室内温度Ta与利用遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT(步骤S106)，并基于该温度差ΔT判断是否从线圈3的三角形接线切换为Y接线。即，判断线圈3的接线状态是否为三角形接线且上述温度差ΔT的绝对值是否为阈值ΔTr以下(步骤S107)。阈值ΔTr(设定温度差)是与小到能够切换为Y接线的程度的空调负荷(也仅称为“负荷”)相当的温度差。
如上所述，由于ΔT在运转模式为制热运转的情况下用ΔT＝Ts-Ta表示，在制冷运转的情况下用ΔT＝Ta-Ts表示，所以在此对ΔT的绝对值与阈值ΔTr进行比较，判断是否需要向Y接线切换。
在步骤S107中，如果线圈3的接线状态为三角形接线且温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下，则进入步骤S121(图16)。
如图16所示，在步骤S121中，控制装置50向逆变器103输出停止信号，并停止电动机1的旋转(即停止逆变器103的输出)。之后，控制装置50向接线切换部60输出接线切换信号，将线圈3的接线状态从三角形接线切换为Y接线(步骤S122)。接着，控制装置50向整流器102输出电压切换信号，将整流器102的母线电压降压为与Y接线对应的第一电压(280V)(步骤S123)，并再次开始电动机1的旋转(步骤S124)。之后，返回到上述步骤S105(图15)。
在上述步骤S107中，在线圈3的接线状态不是三角形接线的情况下或者在温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大的情况下(即无需切换为Y接线的情况下)，进入步骤S108。
在步骤S108中，判断是否从Y接线切换为三角形接线。即，判断线圈3的接线状态是否为Y接线且上述温度差ΔT的绝对值是否比阈值ΔTr大。
作为步骤S108中的比较结果，如果线圈3的接线状态为Y接线且温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大，则进入步骤S131(图17)。
如图17所示，在步骤S131中，控制装置50停止电动机1的旋转。之后，控制装置50向接线切换部60输出接线切换信号，将线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线(步骤S132)。接着，控制装置50向整流器102输出电压切换信号，将整流器102的母线电压升压到与三角形接线对应的第二母线电压(390V)(步骤S133)，并再次开始电动机1的旋转(步骤S134)。
由于在三角形接线的情况下，与Y接线相比能够将电动机1驱动到更高的转速，所以能够应对更大的负荷。因此，能够使室内温度与设定温度的温度差ΔT在短时间内收敛。之后，返回到上述步骤S105(图15)。
另外，在线圈3的接线状态为三角形接线且温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大的情况下及在线圈3的接线状态为Y接线且温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下的情况下，由于步骤S107、S108中的判断结果均成为否(NO)，所以返回到步骤S105。
当在上述步骤S105中接收到运转停止信号的情况下，停止电动机1的旋转(步骤S109)。之后，控制装置50将线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线(步骤S110)。在线圈3的接线状态已经是三角形接线的情况下，维持该接线状态。此外，虽然在图15中省略，但当在步骤S106～S108之间接收到运转停止信号的情况下，也进入步骤S109并停止电动机1的旋转。
之后，控制装置50进行空气调节机5的停止处理(步骤S111)。具体而言，停止室内送风风扇47及室外送风风扇46的各风扇电机。之后，控制装置50的CPU57停止，空气调节机5的运转结束。
如以上那样，在室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下的情况下，用高效率的Y接线使电动机1运转，在温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大的情况下，用能够应对更大的负荷的三角形接线使电动机1运转。因此，能够提高空气调节机5的运转效率。
特别是，温度在较短的时间内的变动较少，能够在较短的时间内对是否进行接线切换进行判断。因此，也能够迅速地应对例如打开房间的窗户的情况那样的急速的负荷变动，能够提高由空气调节机5带来的舒适性。
另外，在该实施方式1中，在线圈3的接线状态为Y接线的情况下，将整流器102的母线电压设为280V(步骤S123)，在线圈3的接线状态为三角形接线的情况下，将整流器102的母线电压设为390V(步骤S133)。换句话说，能够使电动机1的高转速区域中的母线电压比低转速区域中的母线电压高。因此，能够得到较高的电动机效率。
另外，在该实施方式1中，将电动机1的起动时的线圈3的接线状态设为能够应对更大的空调负荷的三角形接线(图15的步骤S110)。由于在空气调节机5的运转开始时，难以准确地检测空调负荷，所以通过将起动时的接线状态设为三角形接线，从而能够在更短的时间内使室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT收敛。
此外，在图15的步骤S106～S108中，基于室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT进行接线切换，但也可以用其他方法进行接线切换。例如，也可以是，检测电动机1的转速，在电动机1的转速为设定转速(阈值)以下的情况下进行从三角形接线向Y接线的切换，在电动机1的转速比设定转速大的情况下进行从三角形接线向Y接线的切换。
例如能够基于用电流检测电路108检测出的电流值检测电动机1的转速。另外，优选的是，将设定转速(阈值)设为60rps，所述60rps是相当于制热中间条件(制冷中间条件)的35rps与相当于制热额定条件(制冷额定条件)的85rps的中间值。
<过电流保护工作>
图18是示出实施方式1的过电流保护工作的流程图。该过电流保护工作在电动机1的旋转期间执行，即在图15所示的步骤S104～S108之间执行。
控制装置50的CPU110(图6)首先利用电流检测电路108检测逆变器103的电流值(步骤S200)。接着，CPU110判断线圈3的接线状态是Y接线还是三角形接线(步骤S201)。
在线圈3的接线状态为Y接线的情况下，判断用电流检测电路108检测出的电流值是否比过电流阈值A低(步骤S202)。在电流值比过电流阈值A低的情况下，返回到步骤S201。另一方面，在电流值为过电流阈值A以上的情况下，向逆变器103输出停止信号，停止逆变器103的输出，换句话说，停止电动机1的旋转(步骤S204)。
另外，在上述步骤S201中，在线圈3的接线状态为三角形接线的情况下，判断用电流检测电路108检测出的电流值是否比过电流阈值B低(步骤S203)。在电流值比过电流阈值B低的情况下，返回到步骤S201。另一方面，在电流值为过电流阈值B以上的情况下，向逆变器103输出停止信号，停止逆变器103的输出，换句话说，停止电动机1的旋转(步骤S204)。
过电流阈值A、B满足
Figure BDA0002363720000000261
优选满足
Figure BDA0002363720000000262
更优选满足
Figure BDA0002363720000000263
因此，即使在三角形接线中存在电流不在线圈3的一相中流动的运转状态下的磁通势的增加，也能够抑制永久磁铁25的退磁。
此外，当将三角形接线的情况下的过电流阈值B设定为小于
Figure BDA0002363720000000271
时，与将过电流阈值B设定为
Figure BDA0002363720000000272
的情况相比，输出变低。另外，在压缩机及汽车等中，电动机1的转速的范围较大，但在高转速区域(例如在Y接线中逆变器103的输出达到逆变器最大输出电压的状态下)，开始弱励磁控制。由于在弱励磁控制中，与弱电流的量对应地，逆变器输出电流变大，所以容易到达过电流阈值B。
在该实施方式1中，由于按上述方式进行从Y接线向三角形接线的切换，所以在高转速区域难以开始弱励磁控制。因此，即使将三角形接线的情况下的过电流阈值B设定为小于
Figure BDA0002363720000000273
也能够产生Y接线的情况下的转矩以上的转矩，能够得到高输出。
<实施方式1的效果>
如以上说明的那样，在本发明的实施方式1的驱动装置100中，在线圈3的接线状态为Y接线且逆变器103的电流值达到第一阈值A(即过电流阈值A)的情况下及在线圈3的接线状态为三角形接线且逆变器103的电流值达到第二阈值B(即过电流阈值B)的情况下，停止逆变器的输出。第一阈值A和第二阈值B满足
Figure BDA0002363720000000274
因此，例如即使在电流不在线圈3的一相中流动的运转状态下，也能够降低(难以产生)永久磁铁25的退磁。
另外，通过使过电流阈值A、B满足
Figure BDA0002363720000000275
从而即使在三角形接线中电流不在线圈3的一相中流动的运转状态下磁通势增加，也能够抑制永久磁铁25的退磁。
另外，由于过电流阈值A、B满足
Figure BDA0002363720000000276
所以考虑到在转子铁芯外周部28的漏磁通，能够抑制永久磁铁25的退磁。
另外，由于控制装置50还具备检测逆变器103的电流的电流检测电路108、以及基于利用电流检测电路108检测出的电流和线圈3的接线状态向逆变器103输出PWM信号的CPU(逆变器控制部)110，所以能够根据向电动机1供给的电流和线圈3的接线状态，控制电动机1的旋转。
另外，由于接线切换部60在电动机1的第一转速区域(例如在室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT为阈值ΔTr以下的情况下)将线圈3的接线状态设为Y接线，在比第一转速区域高速的第二转速区域(例如在温度差ΔT比阈值ΔTr大的情况下)将线圈3的接线状态设为三角形接线，所以能够在与空调负荷对应的接线状态下使电动机1旋转，在Y接线和三角形接线中的任一个中都能够提高电动机效率。
另外，由于逆变器103根据电动机1的转速进行弱励磁控制，所以在逆变器103的输出达到最大输出电压后，也能够使电动机1的转速增加。
另外，由于电动机1具有以集中卷绕的方式卷绕的线圈3，且转子20的磁极数与槽数(即齿12的数量)之比为2∶3，所以能够抑制感应电压的三次谐波的产生，因此，能够抑制由循环电流导致的电动机1的性能下降。
另外，由于温度越高则越容易产生永久磁铁25的退磁，所以当在100℃以上的温度中使用电动机1的情况下，能够特别显著地得到该实施方式1带来的退磁抑制效果。
另外，由于接线切换部60具有用继电器触点构成的开关61、62、63，所以能够用比较廉价的结构切换线圈3的接线状态。
另外，由于整流器102根据利用接线切换部60进行的线圈3的接线状态的切换，使母线电压的大小变化，所以在接线状态的切换前后，均能够得到较高的电动机效率及较高的电动机转矩。
变形例.
接着，说明实施方式1的变形例。在上述实施方式1中，使用具有继电器触点(开关61、62、63)的接线切换部60。与此相对，在该实施方式3中，使用具有半导体开关71、72、73的接线切换部70。
图19是示出实施方式3的驱动装置100A的结构的框图。驱动装置100A中的接线切换部70的结构与图6所示的驱动装置100不同。
接线切换部70具有半导体开关(半导体元件)71、72、73。半导体开关71、72、73例如均由包含有MOS晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transisor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的电路构成。
半导体开关71具有与布线105(V相)连接的第一端子71a、与中性点33连接的第二端子71b、以及与线圈3U的端子32U连接并与第一端子71a及第二端子71b中的任一个连接的第三端子71c。
半导体开关72具有与布线106(W相)连接的第一端子72a、与中性点33连接的第二端子72b、以及与线圈3V的端子32V连接并与第一端子72a及第二端子72b中的任一个连接的第三端子72c。
半导体开关73具有与布线104(U相)连接的第一端子73a、与中性点33连接的第二端子73b、以及与线圈3W的端子32W连接并与第一端子73a及第二端子73b中的任一个连接的第三端子73c。
半导体开关71将线圈3U的端子32U与中性点33连接，半导体开关72将线圈3V的端子32V与中性点33连接，半导体开关73将线圈3W的端子32W与中性点33连接，在该情况下，线圈3U、3V、3W的接线状态成为图9(A)所示的Y接线。
另外，半导体开关71将线圈3U的端子32U与布线105连接，半导体开关72将线圈3V的端子32V与布线106连接，半导体开关73将线圈3W的端子32W与布线104连接，此时，线圈3U、3V、3W的接线状态成为图9(B)所示的三角形接线(三角接线)。
这样，接线切换部70能够通过半导体开关71、72、73的切换，在Y接线(第一接线状态)及三角形接线(第二接线状态)之间切换电动机1的线圈3U、3V、3W的接线状态。
在该变形例中，由于接线切换部70具有半导体开关71、72、73，所以能够提高接线切换时的工作的可靠性。
另外，在使用具有继电器触点(开关61、62、63)的接线切换部60(图7)的情况下，优选在接线切换时停止电动机1的转速，但在使用具有半导体开关71、72、73的接线切换部70的情况下，具有在接线切换时仅使电动机1的转速下降(减速)即可这样的优点。
此外，在实施方式1及变形例中，作为压缩机的一例，说明了旋转式压缩机8，但各实施方式的电动机也可以应用于旋转式压缩机8以外的压缩机。另外，电动机1并不一定需要装入到压缩机(旋转式压缩机8)的内部，也可以从压缩机独立。即，电动机1只要驱动压缩机即可。
以上，具体地说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的要旨的范围进行各种改良或变形。
附图标记的说明
1电动机，3、3U、3V、3W线圈，5空气调节机，5A室内机，5B室外机，8旋转式压缩机(压缩机)，9压缩机构，10定子，11定子铁芯，12齿，20转子，21转子铁芯，25永久磁铁，28转子铁芯外周部，41压缩机，42四通阀，43室外热交换器，44膨胀阀，45室内热交换器，46室外送风风扇，47室内送风风扇，50控制装置，50a室内控制装置，50b室外控制装置，50c联络线缆，51输入电路，52运算电路，53输出电路，54室内温度传感器，55遥控器(操作部)，56信号接收部，57CPU，58存储器，60、70接线切换部，61、62、63半导体开关(继电器触点)，71、72、73半导体开关(半导体元件)，80壳体，81玻璃端子，85排出管，90轴，100、100A驱动装置，101电源，102整流器(整流电路)，103逆变器，104、105、106布线(输出线)，108电流检测电路，110CPU，111逆变器驱动电路，200磁极，201极间。

Claims (14)

1.一种驱动装置，驱动具有线圈的电动机，其中，
所述驱动装置具备：
逆变器，所述逆变器向所述线圈输出电压；
接线切换部，所述接线切换部以Y接线和三角形接线切换所述线圈的接线状态；以及
控制装置，所述控制装置在所述线圈的接线状态为Y接线且所述逆变器的电流值达到第一阈值A或者所述线圈的接线状态为三角形接线且所述电流值达到第二阈值B的情况下，停止所述逆变器的输出，
所述第一阈值A和所述第二阈值B满足
Figure FDA0002363719990000011
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，
所述第一阈值A和所述第二阈值B满足
Figure FDA0002363719990000012
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其中，
所述第一阈值A和所述第二阈值B满足
Figure FDA0002363719990000013
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动装置，其中，
所述控制装置还具备：
电流检测部，所述电流检测部检测所述逆变器的电流值；以及
逆变器控制部，所述逆变器控制部基于利用所述电流检测部检测出的电流值和所述线圈的接线状态，对所述逆变器进行PWM控制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动装置，其中，
所述电动机能够在第一转速区域和第二转速区域运转，所述第二转速区域的转速比所述第一转速区域的转速高，
所述接线切换部在所述电动机位于所述第一转速区域时将所述线圈的接线状态设为Y接线，在所述电动机位于所述第二转速区域时将所述线圈的接线状态设为三角形接线。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其中，
所述逆变器根据所述电动机的转速进行弱励磁控制。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动装置，其中，
所述电动机具有能够以旋转轴为中心进行旋转的转子和包围所述转子的定子，
所述转子具有转子铁芯和嵌入到转子铁芯中的永久磁铁。
8.根据权利要求7所述的驱动装置，其中，
所述定子具有定子铁芯和线圈，所述定子铁芯在以所述旋转轴为中心的周向上具有多个齿，所述线圈以集中卷绕的方式卷绕于所述多个齿，
所述转子的磁极数与所述齿的数量之比为2∶3。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的驱动装置，其中，
所述电动机在100℃以上的温度中使用。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的驱动装置，其中，
所述接线切换部具有继电器触点。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的驱动装置，其中，
所述接线切换部具有半导体元件。
12.一种压缩机，其中，具备：
电动机，所述电动机由权利要求1至11中任一项所述的驱动装置驱动；以及
压缩机构，所述压缩机构由所述电动机驱动。
13.一种空气调节机，其中，具备：
电动机，所述电动机由权利要求1至11中任一项所述的驱动装置驱动；以及
压缩机，所述压缩机由所述电动机驱动。
14.一种驱动方法，其是使用逆变器驱动电动机的驱动方法，所述电动机能够在Y接线与三角形接线之间切换线圈的接线状态，其中，
所述驱动方法具有：
检测所述逆变器的电流值的步骤；以及
在所述线圈的接线状态为Y接线且所述电流值达到第一阈值A或者所述线圈的接线状态为三角形接线且所述电流值达到第二阈值B的情况下停止所述逆变器的输出的步骤，
所述第一阈值A和所述第二阈值B满足
Figure FDA0002363719990000031
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