CN117553400A - 空气调节机、空调***以及空气调节机的控制方法 - Google Patents
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Abstract
空气调节机(500)具备:转换器(102),生成被施加到线圈(3)的母线电压;接线切换部(60),切换线圈(3)的接线状态;信号接收部(56),接收动作模式信号;以及控制装置(50),根据动作模式信号来控制动作模式。
Description
本申请是申请日2017年7月28日、申请号201780093014.4、发明名称是“空气调节机、空调***以及空气调节机的控制方法”的分案申请。
技术领域
本发明涉及空气调节机。
背景技术
关于在空气调节机等中使用的电动机,为了提高低速旋转时以及高速旋转时的运转效率,在Y接线(星形接线)和三角形接线(还称为三角接线或者Δ接线)间切换电动机的线圈的接线状态(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-216324号公报
发明内容
然而,在现有技术中未根据空气调节机的动作模式来适当地控制电动机的线圈的接线状态,所以存在无法迅速地应对急剧的空调负荷的变化这样的问题。
本发明的目的在于根据空气调节机的动作模式来适当地控制线圈的接线状态。
本发明提供一种空气调节机,具备具有线圈的电动机,其中,所述空气调节机具备:转换器,生成被施加到所述线圈的母线电压;接线切换部,在第1接线状态与使所述线圈的线间电压比所述第1接线状态下降的第2接线状态之间切换所述线圈的接线状态;信号接收部,接收用于控制所述空气调节机的动作模式的动作模式信号;以及控制装置,从所述信号接收部接收所述动作模式信号,根据所述动作模式信号来控制所述动作模式,所述控制装置根据所述动作模式信号来控制所述接线切换部,从而控制所述动作模式,以维持所述线圈的接线状态直至所述动作模式被变更为止的方式控制所述接线切换部。
根据本发明,能够根据空气调节机的动作模式来适当地控制线圈的接线状态。
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)、以及示出根据室内温度来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的线圈的接线状态的切换动作的示意图(A)以及(B)。
图9是示出实施方式1的线圈的接线状态的示意图。
图10是示出实施方式1的空气调节机的基本动作的流程图。
图11是示出实施方式1的空气调节机的接线切换动作的流程图。
图12是示出实施方式1的空气调节机的接线切换动作的流程图。
图13是示出实施方式1的空气调节机的接线切换动作的另一例子的流程图(A)以及(B)。
图14是示出实施方式1的空气调节机的动作的一个例子的时序图。
图15是示出在电动机中以Y接线方式对线圈进行接线的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图16是示出在电动机中以Y接线方式对线圈进行接线并进行了弱磁控制的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图17是示出进行了图16所示的弱磁控制的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图18是示出进行了图16所示的弱磁控制的情况下的电动机转矩与转速的关系的曲线图。
图19是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况下各自的线间电压与转速的关系的曲线图。
图20是示出进行了从Y接线向三角形接线的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图21是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况下各自的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图22是示出当将线圈的接线状态设为Y接线、以在比制热中间条件稍微小的转速下使线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数且从Y接线切换为三角形接线的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图23是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况下各自的电动机转矩与转速的关系的曲线图。
图24是示出当将线圈的接线状态设为Y接线、以在比制热中间条件稍微小的转速下使线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数且从Y接线切换为三角形接线的情况下的电动机转矩与转速的关系的曲线图。
图25是示出利用转换器切换母线电压的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图26是示出在实施方式1中进行了线圈的接线状态的切换和转换器的母线电压的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。
图27是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况下各自的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图28是示出在实施方式1中进行了线圈的接线状态的切换和转换器的母线电压的切换的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图29是示出将线圈的接线状态设为Y接线的情况和设为三角形接线的情况各自的电动机转矩与转速的关系的曲线图。
图30是示出在实施方式1中进行了线圈的接线状态的切换和转换器的母线电压的切换的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
图31是示出实施方式1的第1变形例中的电动机效率与转速的关系的曲线图(A)、(B)。
图32是示出实施方式1的第2变形例中的线间电压与转速的关系的曲线图。
图33是用于说明实施方式1的第3变形例的线圈的接线状态的切换动作的示意图(A)、(B)。
图34是用于说明实施方式1的第3变形例的线圈的接线状态的切换动作的另一例子的示意图(A)、(B)。
图35是示出实施方式1的第4变形例中的接线切换动作的流程图。
图36是示出实施方式1的第5变形例中的接线切换动作的流程图。
图37是示出具有实施方式2的空气调节机的空调***的结构的框图。
图38是示出实施方式2的空气调节机的结构的框图。
图39是示出实施方式2的空气调节机的控制***的框图。
图40是示出实施方式2的驱动装置的控制***的框图。
图41是示出通信装置的结构的图。
图42是示出控制装置的动作的一个例子的流程图。
图43是示出控制装置的其它动作的一个例子的流程图。
图44是示出控制装置的其它动作的一个例子的流程图。
(附图标记说明)
1:电动机;3、3U、3V、3W:线圈;5、500:空气调节机;5A:室内机;5B:室外机;8:旋转压缩机(压缩机);9:压缩机构;10:定子;11:定子芯;12:齿部;20:转子;21:转子芯;25:永久磁铁;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:联络缆线;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;56:信号接收部;57:CPU;58:存储器;60:接线切换部;61、62、63:开关;71:压缩机温度传感器;80:壳体;81:玻璃端子;85:排出管;90:轴;100、100a:驱动装置;101:电源;102:转换器;103:逆变器;501:通信装置;600:空调***。
具体实施方式
实施方式1.
<电动机的结构>
说明本发明的实施方式1。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为永久磁铁嵌入型电动机,例如被用于旋转压缩机。电动机1具备定子10和能够旋转地设置于定子10的内侧的转子20。在定子10与转子20之间形成有例如0.3~1mm的气隙。此外,图1是转子20的与旋转轴正交的面的剖视图。
以下,将转子20的轴向(旋转轴的方向)简称为“轴向”。另外,将沿着定子10以及转子20的外周(圆周)的方向简称为“周向”。将定子10以及转子20的半径方向简称为“径向”。
定子10具备定子芯11和缠绕于定子芯11的线圈3。定子芯11是在旋转轴方向上层叠厚度为0.1~0.7mm(在此0.35mm)的多个电磁钢板并通过铆接紧固而成的。
定子芯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(在此为9个)齿部12。在相邻的齿部12之间形成槽。各齿部12在径向内侧的前端具有宽度(定子芯11的周向的尺寸)宽的齿前部。
作为定子绕线的线圈3隔着绝缘体(绝缘件)14缠绕于各齿部12。线圈3例如是以集中卷绕的方式将线材直径(直径)为0.8mm的磁铁线在各齿部12缠绕110匝(110圈)而成的线圈。线圈3的匝数以及线材直径根据电动机1所要求的特性(转速、转矩等)、供给电压或者槽的剖面面积来决定。
线圈3包括U相、V相以及W相的3相线圈(称为线圈3U、3V、3W)。各相的线圈3的两个端子开路。即,线圈3合计具有6个端子。线圈3的接线状态如后所述构成为能够在Y接线和三角形接线间切换。绝缘体14例如包括由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)形成的膜,厚度为0.1~0.2mm。
定子芯11具有多个(在此为9个)块隔着薄壁部连结而成的结构。在将定子芯11展开成带状的状态下,将磁铁线缠绕于各齿部12,之后,将定子芯11弯曲成环状而将两个端部焊接。
这样由薄的膜构成绝缘体14另外以易于绕线的方式将定子芯11设为分割构造在增加槽内的线圈3的匝数的方面是有效的。此外,定子芯11不限定于如上所述具有多个块(分割芯)被连结而成的结构。
转子20具有转子芯21和安装于转子芯21的永久磁铁25。转子芯21是在旋转轴方向上层叠厚度为0.1~0.7mm(在此为0.35mm)的多个电磁钢板并通过铆接紧固而成的。
转子芯21具有圆筒形状,在其径向中心形成有轴孔27(中心孔)。作为转子20的旋转轴的轴(例如旋转压缩机8的轴90)通过烧嵌配合或者压入等被固定于轴孔27。
沿着转子芯21的外周面形成有被***永久磁铁25的多个(在此为6个)磁铁***孔22。磁铁***孔22为空隙,1个磁铁***孔22对应于1个磁极。在此设置有6个磁铁***孔22,所以转子20整体上成为6个极。
磁铁***孔22在此具有周向的中央部向径向内侧突出的V字形状。此外,磁铁***孔22并不限定于V字形状,例如也可以为直线形状。
在1个磁铁***孔22内配置两个永久磁铁25。即,关于1个磁极配置两个永久磁铁25。在此如上述那样转子20为6个极,所以配置合计12个永久磁铁25。
永久磁铁25为在转子芯21的轴向上长的平板状的构件,在转子芯21的周向上具有宽度,在径向上具有厚度。永久磁铁25包括例如以钕(Nd)、铁(Fe)以及硼(B)为主要成分的稀土类磁铁。
永久磁铁25在厚度方向上被磁化。另外,配置于1个磁铁***孔22内的两个永久磁铁25被磁化成相互相同的磁极朝向径向的相同侧。
在磁铁***孔22的周向两侧分别形成有磁通屏障26。磁通屏障26为连续地形成于磁铁***孔22的空隙。磁通屏障26用于抑制相邻的磁极间的漏磁通(即,通过极间而流通的磁通)。
在转子芯21,在各磁铁***孔22的周向的中央部形成有作为突起的第1磁铁保持部23。另外,在转子芯21,在磁铁***孔22的周向的两个端部分别形成有作为突起的第2磁铁保持部24。第1磁铁保持部23以及第2磁铁保持部24在各磁铁***孔22内使永久磁铁25定位而保持。
如上述那样,定子10的槽数(即齿部12的数量)为9,转子20的极数为6。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中线圈3的接线状态在Y接线和三角形接线间切换,但在使用三角形接线的情况下,有可能流过循环电流而电动机1的性能下降。循环电流起因于在各相的绕线的感应电压中产生的3次高次谐波。已知在极数与槽数之比为2:3的集中卷绕的情况下,只要没有磁饱和等影响,在感应电压中就不产生3次高次谐波,因而不产生循环电流所致的性能下降。
<旋转压缩机的结构>
接下来,说明使用了电动机1的旋转压缩机8。图2是示出旋转压缩机8的结构的剖视图。旋转压缩机8具备壳体80、配设于壳体80内的压缩机构9以及驱动压缩机构9的电动机1。旋转压缩机8还具有能够传递动力地连结电动机1与压缩机构9的轴90(曲轴)。轴90嵌合于电动机1的转子20的轴孔27(图1)。
壳体80为例如由钢板形成的密闭容器,覆盖电动机1以及压缩机构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压缩机8的外部对电动机1供给电力的端子部的玻璃端子81和用于将在旋转压缩机8内被压缩的制冷剂排出到外部的排出管85。在此,从玻璃端子81引出与电动机1(图1)的线圈3的U相、V相以及W相分别各对应两根的合计6根引出线。在下部壳体80b容纳有电动机1以及压缩机构9。
压缩机构9沿着轴90具有圆环状的第1汽缸91以及第2汽缸92。第1汽缸91以及第2汽缸92固定于壳体80(下部壳体80b)的内周部。在第1汽缸91的内周侧配置有圆环状的第1活塞93,在第2汽缸92的内周侧配置有圆环状的第2活塞94。第1活塞93以及第2活塞94为与轴90一起旋转的旋转活塞。
在第1汽缸91与第2汽缸92之间设置有隔开板97。隔开板97为在中央具有贯通孔的圆板状的构件。在第1汽缸91以及第2汽缸92的汽缸室设置有将汽缸室分成吸入侧和压缩侧的叶片(vane)(未图示)。第1汽缸91、第2汽缸92以及隔开板97由螺栓98固定为一体。
在第1汽缸91的上侧以堵塞第1汽缸91的汽缸室的上侧的方式配置有上部框架95。在第2汽缸92的下侧以堵塞第2汽缸92的汽缸室的下侧的方式配置有下部框架96。上部框架95以及下部框架96以能够使轴90旋转的方式支承轴90。
在壳体80的下部壳体80b的底部存积有对压缩机构9的各滑动部进行润滑的冷冻机油(未图示)。冷冻机油在轴向上形成于轴90的内部的孔90a内上升,从形成于轴90的多个部位的供油孔90b被供给到各滑动部。
电动机1的定子10通过烧嵌配合安装于壳体80的内侧。电力从安装于上部壳体80a的玻璃端子81供给到定子10的线圈3。轴90被固定于转子20的轴孔27(图1)。
在壳体80安装有储藏制冷剂气体的储存器(accumulator)87。储存器87例如被设置于下部壳体80b的外侧的保持部80c保持。一对吸入管88、89安装于壳体80,制冷剂气体经由该吸入管88、89从储存器87被供给到第1汽缸91以及第2汽缸92。
作为制冷剂,例如也可以使用R410A、R407C或者R22等,但根据防止全球变暖的观点,最好使用低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代烃,例如HFO(Hydro-Fluoro-Orefin)-1234yf(CF3CF=CH2)。HFO-1234yf的GWP为4。
(2)另外,也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,但可燃性比HFO-1234yf高。
(3)另外,也可以使用包括在组成中具有碳的双键的卤代烃或者在组成中具有碳的双键的烃中的至少任意一种的混合物,例如HFO-1234yf与R32的混合物。上述HFO-1234yf为低压制冷剂,所以存在压损大的趋势,有可能会招致制冷循环(特别是蒸发器)的性能下降。因此,在实用上最好使用与作为和HFO-1234yf相比高压的制冷剂的R32或者R41的混合物。
旋转压缩机8的基本动作如以下那样。从储存器87供给的制冷剂气体通过吸入管88、89被供给到第1汽缸91以及第2汽缸92的各汽缸室。当电动机1被驱动而转子20旋转时,轴90与转子20一起旋转。然后,与轴90嵌合的第1活塞93以及第2活塞94在各汽缸室内偏心旋转,在各汽缸室内将制冷剂压缩。被压缩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,从排出管85排出到外部。
<空气调节机的结构>
接下来,说明包括实施方式1的驱动装置的空气调节机5。图3是示出空气调节机5的结构的框图。空气调节机5具备设置于室内(空调对象空间)的室内机5A和设置于屋外的室外机5B。室内机5A与室外机5B由制冷剂流经的连接配管40a、40b连接。在连接配管40a中流过通过了冷凝器的液体制冷剂。在连接配管40b中流过通过了蒸发器的气体制冷剂。
在室外机5B配设有将制冷剂压缩而排出的压缩机41、切换制冷剂的流动方向的四通阀(制冷剂流路切换阀)42、进行外部气体与制冷剂的热交换的室外热交换器43以及将高压的制冷剂减压到低压的膨胀阀(减压装置)44。压缩机41包括上述旋转压缩机8(图2)。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。
这些压缩机41、四通阀42、室外热交换器43、膨胀阀44以及室内热交换器45由包括上述连接配管40a、40b的配管40连接,构成制冷剂回路。由这些构成要素构成利用压缩机41使制冷剂循环的压缩式制冷循环(压缩式热泵循环)。
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以及室外控制装置50b分别具有形成有用于控制空气调节机5的各种电路的控制基板。室内控制装置50a与室外控制装置50b由联络缆线50c相互连接。联络缆线50c与上述连接配管40a、40b一起被捆扎。
在室外机5B以与室外热交换器43对置的方式配置作为送风机的室外送风风扇46。室外送风风扇46通过旋转来生成通过室外热交换器43的气流。室外送风风扇46例如包括螺旋桨风扇。
四通阀42由室外控制装置50b控制,切换制冷剂流动的方向。四通阀42在处于图3中由实线所示的位置时将从压缩机41排出的气体制冷剂送到室外热交换器43(冷凝器)。另一方面,四通阀42在处于图3中由虚线所示的位置时将从室外热交换器43(蒸发器)流入的气体制冷剂送到压缩机41。膨胀阀44由室外控制装置50b控制,通过变更开度来将高压的制冷剂减压到低压。
在室内机5A以与室内热交换器45对置的方式配置作为送风机的室内送风风扇47。室内送风风扇47通过旋转来生成通过室内热交换器45的气流。室内送风风扇47例如包括横流风扇。
在室内机5A设置有作为如下温度传感器的室内温度传感器54,该温度传感器测定作为室内(空调对象空间)的空气温度的室内温度Ta,将测定出的温度信息(信息信号)送到室内控制装置50a。室内温度传感器54既可以包括在一般的空气调节机中使用的温度传感器,也可以使用检测室内的墙壁或者地板等表面温度的辐射温度传感器。
在室内机5A另外设置有接收从用户操作的遥控器55(远程操作装置)发出的指示信号(运转指示信号)的信号接收部56。遥控器55是用户对空气调节机5进行运转输入(运转开始以及停止)或者运转内容(设定温度,风速等)的指示的遥控器。
压缩机41构成为能够在通常运转时在20~130rps的范围变更运转转速。与压缩机41的转速的增加相伴地,制冷剂回路的制冷剂循环量增加。控制装置50(更具体而言,室外控制装置50b)根据由室内温度传感器54得到的当前的室内温度Ta与用户利用遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT来控制压缩机41的转速。温度差ΔT越大,则压缩机41以越高的转速旋转,增加制冷剂的循环量。
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的转速能够切换为多个等级。在此,例如能够将转速切换为强风、中风以及弱风这3个等级。另外,在利用遥控器55将风速设定设定为自动模式的情况下,根据测定出的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT来切换室内送风风扇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的转速能够切换为多个等级。在此,根据测定出的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT来切换室外送风风扇46的转速。
室内机5A另外具备左右风向板48和上下风向板49。左右风向板48以及上下风向板49变更在室内热交换器45中热交换后的调节空气由室内送风风扇47吹出到室内时的吹出方向。左右风向板48左右地变更吹出方向,上下风向板49上下地变更吹出方向。室内控制装置50a根据遥控器55的设定来控制左右风向板48以及上下风向板49各自的角度、即吹出气流的风向。
空气调节机5的基本动作如下面那样。在制冷运转时,四通阀42切换到由实线所示的位置,从压缩机41排出的高温高压的气体制冷剂流入到室外热交换器43。在该情况下,室外热交换器43作为冷凝器进行动作。在空气由于室外送风风扇46的旋转而通过室外热交换器43时,通过热交换来吸收制冷剂的冷凝热。制冷剂冷凝而成为高压低温的液体制冷剂,在膨胀阀44中发生绝热膨胀而成为低压低温的二相制冷剂。
通过了膨胀阀44的制冷剂流入到室内机5A的室内热交换器45。室内热交换器45作为蒸发器进行动作。在空气由于室内送风风扇47的旋转而通过室内热交换器45时,利用热交换而蒸发热被制冷剂吸收,由此冷却后的空气被供给到室内。制冷剂蒸发而成为低温低压的气体制冷剂,由压缩机41再次压缩成高温高压的制冷剂。
在制热运转时,四通阀42切换到由虚线所示的位置,从压缩机41排出的高温高压的气体制冷剂流入到室内热交换器45。在该情况下,室内热交换器45作为冷凝器进行动作。在空气由于室内送风风扇47的旋转而通过室内热交换器45时,利用热交换从制冷剂吸收冷凝热,由此加热后的空气被供给到室内。另外,制冷剂冷凝而成为高压低温的液体制冷剂,在膨胀阀44中发生绝热膨胀而成为低压低温的二相制冷剂。
通过了膨胀阀44的制冷剂流入到室外机5B的室外热交换器43。室外热交换器43作为蒸发器进行动作。在空气由于室外送风风扇46的旋转而通过室外热交换器43时,利用热交换而蒸发热被制冷剂吸收。制冷剂蒸发而成为低温低压的气体制冷剂,由压缩机41再次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与室外控制装置50b经由联络缆线50c相互交换信息而控制空气调节机5。在此,将室内控制装置50a和室外控制装置50b总称为控制装置50。
图5(A)是示出空气调节机5的控制***的框图。控制装置50例如包括微型计算机。在控制装置50中编入有输入电路51、运算电路52以及输出电路53。
信号接收部56从遥控器55接收到的指示信号被输入到输入电路51。指示信号包括设定例如运转输入、运转模式、设定温度、风量或者风向的信号。另外,表示室内温度传感器54检测到的室内的温度的温度信息被输入到输入电路51。输入电路51将被输入的这些信息输出到运算电路52。
运算电路52具有CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)57和存储器58。CPU57进行运算处理以及判断处理。存储器58存储有用于空气调节机5的控制的各种设定值以及程序。运算电路52根据从输入电路51输入的信息来进行运算以及判断,将其结果输出到输出电路53。
输出电路53根据从运算电路52输入的信息,将控制信号输出到压缩机41、接线切换部60(后述)、转换器102、逆变器103、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以及上下风向板49。
如上所述,室内控制装置50a以及室外控制装置50b(图4)经由联络缆线50c相互交换信息,控制室内机5A以及室外机5B的各种设备,所以在此将室内控制装置50a和室外控制装置50b总称为控制装置50。实际上,室内控制装置50a以及室外控制装置50b分别包括微型计算机。此外,也可以仅在室内机5A以及室外机5B中的任意一方搭载控制装置来控制室内机5A以及室外机5B的各种设备。
图5(B)是示出在控制装置50中根据室内温度Ta来控制压缩机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、室内温度获取部52b、温度差计算部52c以及压缩机控制部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以及输入电路51输入的指示信号。接收内容解析部52a根据解析结果,例如将运转模式以及设定温度Ts输出到温度差计算部52c。室内温度获取部52b获取从室内温度传感器54经由输入电路51输入的室内温度Ta,输出到温度差计算部52c。
温度差计算部52c计算从室内温度获取部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,按照温度差ΔT=Ts-Ta计算。在运转模式为制冷运转的情况下,按照温度差ΔT=Ta-Ts计算。温度差计算部52c将计算出的温度差ΔT输出到压缩机控制部52d。
压缩机控制部52d根据从温度差计算部52c输入的温度差ΔT来控制驱动装置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>
接下来,说明驱动电动机1的驱动装置100。图6是示出驱动装置100的结构的框图。驱动装置100构成为具备对电源101的输出进行整流的转换器102、将交流电压输出到电动机1的线圈3的逆变器103、切换线圈3的接线状态的接线切换部60以及控制装置50。电力从作为交流(AC)电源的电源101供给到转换器102。
电源101例如为200V(有效电压)的交流电源。转换器102为整流电路,输出例如280V的直流(DC)电压。将从转换器102输出的电压称为母线电压。逆变器103从转换器102被供给母线电压,将线间电压(还称为电动机电压)输出到电动机1的线圈3。与线圈3U、3V、3W分别连接的布线104、105、106连接于逆变器103。
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连接于线圈3U的端子31U。布线105连接于线圈3V的端子31V。布线106连接于线圈3W的端子31W。
接线切换部60具有开关61、62、63。开关61将线圈3U的端子32U连接于布线105以及中性点33中的任意一方。开关62将线圈3V的端子32V连接于布线106以及中性点33中的任意一方。开关63将线圈3W的端子32W连接于布线104以及中性点33的任意一方。接线切换部60的开关61、62、63在此包括继电器接点。但是,也可以包括半导体开关。
控制装置50控制转换器102、逆变器103以及接线切换部60。控制装置50的结构如参照图5而说明的那样。信号接收部56接收到的来自遥控器55的运转指示信号和室内温度传感器54检测到的室内温度被输入到控制装置50。控制装置50根据这些输入信息将电压切换信号输出到转换器102,将逆变器驱动信号输出到逆变器103,将接线切换信号输出到接线切换部60。
在图6所示的状态下,开关61将线圈3U的端子32U连接于中性点33,开关62将线圈3V的端子32V连接于中性点33,开关63将线圈3W的端子32W连接于中性点33。即,线圈3U、3V、3W的端子31U、31V、31W连接于逆变器103,端子32U、32V、32W连接于中性点33。
图7是示出在驱动装置100中接线切换部60的开关61、62、63被切换的状态的框图。在图7所示的状态下,开关61将线圈3U的端子32U连接于布线105,开关62将线圈3V的端子32V连接于布线106,开关63将线圈3W的端子32W连接于布线104。
图8(A)是示出开关61、62、63处于图6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处连接于中性点33。因此,线圈3U、3V、3W的接线状态为Y接线(星形接线)。
图8(B)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的端子32U经由布线105(图7)连接于线圈3V的端子31V。线圈3V的端子32V经由布线106(图7)连接于线圈3W的端子31W。线圈3W的端子32W经由布线104(图7)连接于线圈3U的端子31U。因此,线圈3U、3V、3W的接线状态为三角形接线(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1接线状态)以及三角形接线(第2接线状态)之间切换电动机1的线圈3U、3V、3W的接线状态。
图9是示出线圈3U、3V、3W各自的线圈部分的示意图。如上所述,电动机1具有9个齿部12(图1),线圈3U、3V、3W分别卷绕于3个齿部12。即,线圈3U是串联地连接卷绕于3个齿部12的U相的线圈部分Ua、Ub、Uc而成的。同样地,线圈3V是串联地连接卷绕于3个齿部12的V相的线圈部分Va、Vb、Vc而成的。另外,线圈3W是串联地连接卷绕于3个齿部12的W相的线圈部分Wa、Wb、Wc而成的。
<空气调节机的动作>
图10~12是示出空气调节机5的基本动作的流程图。由信号接收部56从遥控器55接收启动信号,从而空气调节机5的控制装置50使运转开始(步骤S101)。在此,控制装置50的CPU57启动。如后所述,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而结束,所以在运转开始时(启动时),线圈3的接线状态为三角形接线。
接下来,控制装置50进行空气调节机5的启动处理(步骤S102)。具体而言,例如驱动室内送风风扇47以及室外送风风扇46的各风扇马达。
接下来,控制装置50将电压切换信号输出到转换器102,使转换器102的母线电压升压到与三角形接线对应的母线电压(例如390V)(步骤S103)。转换器102的母线电压为从逆变器103施加到电动机1的最大电压。
接下来,控制装置50启动电动机1(步骤S104)。由此,电动机1在线圈3的接线状态为三角形接线下被启动。另外,控制装置50控制逆变器103的输出电压,控制电动机1的转速。
具体而言,控制装置50根据温度差ΔT使电动机1的转速以预先决定的速度阶梯性地上升。电动机1的旋转速度的容许最大转速例如为130rps。由此,使基于压缩机41的制冷剂循环量增加,在为制冷运转的情况下提高制冷能力,在为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、温度差ΔT呈现减少趋势时,控制装置50根据温度差ΔT使电动机1的转速减少。当温度差ΔT减少至预先决定的零附近温度(但是比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(即温度差ΔT为0以下的情况)下,控制装置50为了防止过制冷(或者过制热)而使电动机1的旋转停止。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的短时间内的旋转再次开始,以避免在短时间内重复进行电动机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,逆变器103开始弱磁控制。关于弱磁控制,将参照图15~30在后面叙述。
控制装置50判断是否经由信号接收部56从遥控器55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)。在未接收到运转停止信号的情况下,进入到步骤S106。另一方面,在接收到运转停止信号的情况下,控制装置50进入到步骤S109。
控制装置50获取由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与利用遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT(步骤S106),根据该温度差ΔT判断是否需要从线圈3的三角形接线切换到Y接线。即,判断是否线圈3的接线状态为三角形接线此外且上述温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下(步骤S107)。阈值ΔTr为与小到能够切换为Y接线的程度的空调负荷(还简称为“负荷”)相当的温度差。
如上述那样,ΔT在运转模式为制热运转的情况下以ΔT=Ts-Ta来表示,在为制冷运转的情况下按照ΔT=Ta-Ts来表示,所以在此比较ΔT的绝对值和阈值ΔTr来判断是否需要切换到Y接线。
如果步骤S107中的比较结果是线圈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,则进入到步骤S121(图11)。
如图11所示,在步骤S121中,控制装置50将停止信号输出到逆变器103,使电动机1的旋转停止。之后,控制装置50将接线切换信号输出到接线切换部60,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将电压切换信号输出到转换器102,使转换器102的母线电压降压到与Y接线对应的电压(280V)(步骤S123),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10)。
在上述步骤S107中的比较结果为线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(为Y接线的情况)、或者温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大的情况(即无需切换为Y接线的情况)下,进入到步骤S108。
在步骤S108中,判断是否需要从Y接线切换为三角形接线。即,判断线圈3的接线状态为Y接线,此外且上述温度差ΔT的绝对值是否比阈值ΔTr大。
如果步骤S108中的比较结果是线圈3的接线状态为Y接线且温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大,则进入到步骤S131(图12)。
如图12所示,在步骤S131中,控制装置50使电动机1的旋转停止。之后,控制装置50将接线切换信号输出到接线切换部60,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将电压切换信号输出到转换器102,使转换器102的母线电压升压到与三角形接线对应的电压(390V)(步骤S133),再次开始电动机1的旋转(步骤S134)。
在为三角形接线的情况下,与Y接线相比,能够将电动机1驱动至更高的转速,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10)。
在上述步骤S108中的比较结果为线圈3的接线状态不是Y接线的情况(为三角形接线的情况)、或者温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下的情况(即无需切换为三角形接线的情况)下,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,使电动机1的旋转停止(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的接线状态已经为三角形接线的情况下,维持该接线状态。此外,虽然在图10中省略,但即使在步骤S106~S108之间也在接收到运转停止信号的情况下,也进入到步骤S109,使电动机1的旋转停止。
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,使室内送风风扇47以及室外送风风扇46的各风扇马达停止。之后,控制装置50的CPU57停止,空气调节机5的运转结束。
如上那样,在室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT的绝对值比较小的情况(即为阈值ΔTr以下的情况)下,以高效的Y接线方式使电动机1运转。然后,在需要应对更大的负荷的情况、即温度差ΔT的绝对值比阈值ΔTr大的情况下,以能够应对更大的负荷的三角形接线方式使电动机1运转。因此,能够提高空气调节机5的运转效率。
此外,在从Y接线向三角形接线的切换动作(图12)中,也可以如图13(A)所示,在使电动机1的旋转停止的步骤S131之前,检测电动机1的转速(步骤S135),判断检测到的转速是否为阈值(转速的基准值)以上(步骤S136)。电动机1的转速作为逆变器103的输出电流的频率而被检测。
在步骤S136中,作为电动机1的转速的阈值,例如使用与后述制热中间条件相当的转速35rps和与制热额定条件相当的转速85rps的中间的60rps。如果电动机1的转速为阈值以上,则使电动机1的旋转停止,进行向三角形接线的切换,使转换器102的母线电压升压(步骤S131、S132、S133)。如果电动机1的转速小于阈值,则返回到图10的步骤S105。
这样除了基于温度差ΔT判断是否需要接线切换(步骤S108),还根据电动机1的转速来判断是否需要接线切换,从而能够可靠地抑制频繁地重复接线切换。
另外,也可以如图13(B)所示,在使电动机1的旋转停止的步骤S131之前检测逆变器103的输出电压(步骤S137),判断检测到的输出电压是否为阈值(输出电压的基准值)以上(步骤S138)。
在图13(A)以及(B)中示出了从Y接线向三角形接线的切换动作,但也可以在从三角形接线向Y接线的切换时进行基于电动机1的转速或者逆变器103的输出电压的判断。
图14是示出空气调节机5的动作的一个例子的时序图。在图14中示出了空气调节机5的运转状态、及室外送风风扇46以及电动机1(压缩机41)的驱动状态。室外送风风扇46作为空气调节机5的电动机1以外的构成要素的一个例子而示出。
信号接收部56从遥控器55接收到运转启动信号(开启(ON)指令),从而CPU57启动,空气调节机5成为启动状态(开启状态)。当空气调节机5成为启动状态时,在经过时间t0之后室外送风风扇46的风扇马达开始旋转。时间t0为由于室内机5A与室外机5B之间的通信而产生的延迟时间。
当在空气调节机5启动之后经过时间t1之后,开始基于三角形接线的电动机1的旋转。时间t1为直至室外送风风扇46的风扇马达的旋转稳定为止的等待时间。在电动机1的旋转开始前使室外送风风扇46旋转,从而能够防止制冷循环的温度必要以上地上升。
在图14的例子中,在进行了从三角形接线向Y接线的切换,进而进行了从Y接线向三角形接线的切换之后,从遥控器55接收到运转停止信号(关闭(OFF)指令)。接线的切换所需的时间t2为电动机1的再次启动所需的等待时间,被设定为直至制冷循环中的制冷剂压力大致成为均等为止所需的时间。
当从遥控器55接收到运转停止信号时,电动机1的旋转停止,之后,在经过时间t3之后,室外送风风扇46的风扇马达的旋转停止。时间t3是为了使制冷循环的温度充分下降所需的等待时间。之后,在经过时间t4之后,CPU57停止,空气调节机5成为运转停止状态(关闭状态)。时间t4为预先设定的等待时间。
<关于基于温度检测的接线切换>
在以上的空气调节机5的动作中,是否需要切换线圈3的接线状态的判断(步骤S107、S108)例如还能够根据电动机1的旋转速度或者逆变器输出电压来判断。但是,电动机1的旋转速度有可能会在短的时间内变动,所以需要判断旋转速度为阈值以下(或者阈值以上)的状态是否持续一定时间。关于逆变器输出电压也相同。
特别是当在利用遥控器55大幅变更设定温度的情况或者由于打开房间的窗户等而空气调节机5的负荷急剧地变化的情况下对于是否需要切换线圈3的接线状态的判断需要时间时,压缩机41的运转状态针对负荷变动的应对慢。其结果,由空气调节机5带来的舒适性有可能会下降。
相对于此,在该实施方式中,将由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT(绝对值)和阈值进行比较。温度在短的时间内的变动少,所以无需继续温度差ΔT的检测以及与阈值的比较,能够在短的时间内进行是否需要接线切换的判断。因此,能够使压缩机41的运转状态迅速地应对负荷变动,提高由空气调节机5带来的舒适性。
此外,在上述空气调节机5的动作中,继续进行是否需要从三角形接线切换到Y接线的判断(步骤S107)、和是否需要从Y接线切换为三角形接线的判断(步骤S108),但进行从三角形接线向Y接线的切换的是空调负荷下降(室内温度接近设定温度)的情况,之后空调负荷突然地增加的可能性低,所以不易发生频繁地进行接线的切换这样的事态。
另外,在上述空气调节机5的动作中,在使电动机1的旋转停止的状态(即将逆变器103的输出停止的状态)下进行线圈3的接线状态的切换(步骤S122、S132)。还能够一边继续向电动机1的电力供给,一边切换线圈3的接线状态,但根据构成接线切换部60的开关61、62、63(图6)的继电器接点的可靠性的观点,最好在使向电动机1的电力供给停止的状态下进行切换。
此外,还能够在使电动机1的转速充分地下降的状态下进行线圈3的接线状态的切换,之后恢复到原来的转速。
另外,在此由继电器接点构成接线切换部60的开关61、62、63,但在由半导体开关构成的情况下,无需在线圈3的接线状态的切换时使电动机1的旋转停止。
另外,也可以在室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT(绝对值)为阈值ΔTr以下的状态重复多次(预先设定的次数)的情况下,切换线圈3的接线状态。如果这样做,则能够抑制由于小的温度变化而重复切换接线。
此外,如上述那样,当室内温度与设定温度的温度差ΔT成为0以下(ΔT≤0)时,控制装置50为了防止过制冷(或者过制热)而使电动机1的旋转停止,但也可以在该定时将线圈3的接线状态从三角形接线切换为Y接线。具体而言,在上述步骤S107中判断温度差ΔT是否为0以下,在温度差ΔT为0以下的情况下使电动机1的旋转停止而将线圈3的接线状态切换为Y接线即可。
另外,在上述空气调节机5的动作中,在从Y接线向三角形接线的切换时,使转换器102的母线电压升压,所以能够在电动机1中产生更高的转矩。因此,能够使室内温度与设定温度之差ΔT在更短的时间内收敛。关于转换器102的母线电压的升压将在后面叙述。
<关于启动时的接线状态>
如上述那样,实施方式1的空气调节机5在接收到运转启动信号而启动电动机1时,将线圈3的接线状态设为三角形接线而开始控制。另外,在空气调节机5的运转停止时,线圈3的接线状态切换为三角形接线。
在空气调节机5的运转开始时,难以进行空调负荷的准确的检测。特别是一般在空气调节机5的运转开始时,室内温度与设定温度之差大,空调负荷大。因而,在该实施方式1中,在将线圈3的接线状态设为能够应对更大的负荷(即,能够旋转至更高的转速)的三角形接线状态下,启动电动机1。由此,能够在空气调节机5的运转开始时,使室内温度Ta与设定温度Ts之差ΔT在更短的时间内收敛。
另外,在使空气调节机5停止长期间而在停止中在接线切换部60产生异常(例如,开关61~63的继电器粘上而不进行动作等)的情况下,在空气调节机5的运转停止前进行了从Y接线向三角形接线的切换,所以能够以三角形接线方式启动电动机1。因此,能够防止空气调节机5的能力的下降,不会损害舒适性。
此外,在将线圈3的接线状态设为三角形接线启动电动机1而不进行向Y接线的切换的情况下,能够得到与线圈的接线状态始终为三角形接线(不具有接线切换功能)的一般的电动机同等的电动机效率。
<电动机效率以及电动机转矩>
接下来,说明电动机效率以及电动机转矩的改善。一般而言,家庭用的空气调节机为节能法规的限制对象,从地球环境的视点来看有义务进行CO2排出削减。由于技术的进步,压缩机的压缩效率、压缩机的电动机的运转效率以及热交换器的热传递率等得到改善,空气调节机的能耗效率COP(Coefficient Of Performance,制冷系数)逐年提高,运行成本(消耗电力)以及CO2排出量也降低。
COP是评价当在某个一定的温度条件下运转的情况下的性能的指标,未考虑与季节相应的空气调节机的运转状况。然而,在空气调节机的实际的使用时,由于外部气体温度的变化,制冷或者制热所需的能力以及消耗电力发生变化。因而,为了进行与实际的使用时接近的状态下的评价,将决定某个典型事例(model case)、计算全年的综合负荷和总消耗电力量而求出效率的APF(Annual Performance Factor:整年能耗效率)用作节能的指标。
特别是在作为当前的主流的逆变器电动机中,能力因压缩机的转速而变化,所以对于仅在额定条件下进行接近实际的使用的评价存在课题。
家庭用的空气调节机的APF在制冷额定、制冷中间、制热额定、制热中间以及制热低温这5个评价点中,计算与全年的综合负荷相应的消耗电力量。该值越大,则被评价为节能性越高。
作为全年的综合负荷的详细内容,制热中间条件的比率非常大(50%),接下来制热额定条件的比率大(25%)。因此,在制热中间条件和制热额定条件下提高电动机效率对于空气调节机的节能性的提高是有效的。
APF的评价负荷条件下的压缩机的电动机的转速因空气调节机的能力以及热交换器的性能而变化。例如,在制冷能力为6.3kW的家庭用的空气调节机中,制热中间条件下的转速N1(第1转速)为35rps,制热额定条件下的转速N2(第2转速)为85rps。
目的在于该实施方式的电动机1在与制热中间条件相当的转速N1以及与制热额定条件相当的转速N2下得到高的电动机效率以及电动机转矩。即,作为性能改善的对象的两个负荷条件中的低速侧的转速为N1,高速侧的转速为N2。
当在转子20搭载有永久磁铁25的电动机1中转子20旋转时,永久磁铁25的磁通与定子10的线圈3交链,在线圈3中产生感应电压。感应电压与转子20的转速(旋转速度)成比例,另外,与线圈3的匝数也成比例。电动机1的转速越大,线圈3的匝数越多,感应电压越大。
从逆变器103输出的线间电压(电动机电压)等于上述感应电压与由线圈3的电阻以及电感产生的电压之和。与感应电压相比,线圈3的电阻以及电感小到能够忽略的程度,所以事实上线间电压被感应电压支配。另外,电动机1的磁铁转矩和感应电压与在线圈3中流过的电流之积成比例。
线圈3的匝数越多,感应电压越高。因此,越增多线圈3的匝数,用于产生所需的磁铁转矩的电流越少也可以。其结果,能够降低由于逆变器103的通电所致的损耗,提高电动机1的运转效率。另一方面,由于感应电压的上升,被感应电压支配的线间电压在更低的转速下达到逆变器最大输出电压(即从转换器102供给到逆变器103的母线电压),无法使转速快过其以上。
另外,当减少线圈3的匝数时,感应电压下降,所以被感应电压支配的线间电压直至更高的转速为止达不到逆变器最大输出电压,能够进行高速旋转。然而,由于感应电压的下降,用于产生所需的磁铁转矩的电流增加,所以由于逆变器103的通电所致的损耗增加,电动机1的运转效率下降。
另外,在逆变器103的开关频率的观点方面,在线间电压接近逆变器最大输出电压时,逆变器103的开关的接通/断开占空比所引起的高次谐波分量减少,所以能够降低电流的高次谐波分量所引起的铁损。
图15以及图16是示出电动机1中的线间电压与转速的关系的曲线图。线圈3的接线状态设为Y接线。线间电压和励磁磁场与转速之积成比例。如果励磁磁场恒定,则如图15所示,线间电压与转速成比例。此外,在图15中,转速N1对应于制热中间条件,转速N2对应于制热额定条件。
随着转速增加,线间电压也增加,但如图16所示,当线间电压达到逆变器最大输出电压时,无法使线间电压高过其以上,所以开始基于逆变器103的弱磁控制。在此,在转速N1、N2之间的转速下开始弱磁控制。
在弱磁控制中,使d轴相位(消除永久磁铁25的磁通的朝向)的电流在线圈3中流过,从而减弱感应电压。将该电流称为弱电流。除了用于产生通常的电动机转矩的电流之外,还需要使弱电流流过,所以线圈3的电阻所引起的铜损增加,逆变器103的通电损耗也增加。
图17是示出进行了图16所示的弱磁控制的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。如图17所示,电动机效率与转速一起增加,在紧接着开始弱磁控制之后,如由箭头P所示电动机效率达到峰值。
当转速进一步增加时,在线圈3中流过的弱电流也增加,所以由此而产生的铜损增加,电动机效率下降。此外,关于作为电动机效率与逆变器效率之积的综合效率,也呈现由与图17同样的曲线表示的变化。
图18是示出进行了图16所示的弱磁控制的情况下的电动机的最大转矩与转速的关系的曲线图。在开始弱磁控制之前,电动机的最大转矩恒定(例如由于基于电流阈值的制约)。当开始弱磁控制时,随着转速增加,电动机1的最大转矩下降。电动机1的最大转矩被设定成比在产品使用时电动机1实际产生的负荷(所需的负荷)大。以下,为了便于说明,将电动机的最大转矩称为电动机转矩。
图19是关于Y接线和三角形接线分别示出线间电压与转速的关系的曲线图。当将匝数设为相同数量时,线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的线圈3的相阻抗为线圈3的接线状态为Y接线的情况下的1/√3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相间电压(点划线)为线圈3的接线状态为Y接线的情况下的相间电压(实线)的1/√3倍。
即,在以三角形接线方式对线圈3进行接线的情况下,如果将匝数设为Y接线的情况下的√3倍,则与对于相同的转速N线间电压(电动机电压)与Y接线的情况等效,因而逆变器103的输出电流也与Y接线的情况等效。
在向齿的匝数为几十匝以上的电动机中由于如下理由,与三角形接线相比采用Y接线的情形较多。一个理由是三角形接线的线圈的匝数比Y接线多,所以在制造工序中线圈的绕线所需的时间长。另一个理由是在三角形接线的情况下有可能会产生循环电流。
一般而言,在采用Y接线的电动机中,以在转速N2(即,作为性能提高的对象的转速中的高速侧的转速)下使线间电压(电动机电压)达到逆变器最大输出电压的方式调整线圈的匝数。然而,在该情况下,在转速N1(即,作为性能提高的对象的转速中的低速侧的转速)下在线间电压比逆变器最大输出电压低的状态下使电动机运转,难以得到高的电动机效率。
因而,进行如下控制:将线圈的接线状态设为Y接线,以在比转速N1稍微低的转速下使线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数,在直至达到转速N2为止的期间将线圈的接线状态切换为三角形接线。
图20是示出进行了从Y接线向三角形接线的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。在图20所示的例子中,当达到比转速N1(制热中间条件)稍微低的转速(设为转速N11)时,开始上述弱磁控制。当转速N进一步增加而达到转速N0时,进行从Y接线向三角形接线的切换。转速N11在此为比转速N1低5%的转速(即N11=N1×0.95)。
由于向三角形接线的切换,线间电压下降到Y接线的1/√3倍,所以能够将弱励磁的程度抑制得小(即减小弱电流)。由此,能够抑制弱电流所引起的铜损,抑制电动机效率以及电动机转矩的下降。
图21是关于Y接线和三角形接线分别示出电动机效率与转速的关系的曲线图。如上所述,将线圈3的接线状态设为Y接线,以在比转速N1稍微低的转速N11下使线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数,所以如在图21中由实线所示,在转速N1下得到高的电动机效率。
另一方面,当将线圈3的匝数设为相同数量时,在三角形接线的情况下,如在图21中由点划线所示,在转速N2下得到比Y接线的情况高的电动机效率。因此,如果在图21所示的实线与点划线的交点处从Y接线切换为三角形接线,则在转速N1(制热中间条件)和转速N2(制热额定条件)这两方能够得到高的电动机效率。
因此,如参照图20而说明那样,进行如下控制:将线圈3的接线状态设为Y接线,以在转速N11(比转速N1稍微低的转速)时使线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数,在比转速N1高的转速N0下从Y接线切换为三角形接线。
然而,仅凭将线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线,无法充分地提高电动机效率。以下说明这一点。
图22是示出将线圈3的接线状态成为Y接线、以在转速N11时使线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数并在转速N0下从Y接线切换为三角形接线的情况(实线)的电动机效率与转速的关系的曲线图。此外,虚线如图17所示是将线圈3的接线状态成为Y接线并进行了弱磁控制的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。
线间电压与转速成比例。例如,在制冷能力为6.3kW的家庭用的空气调节机中,转速N1(制热中间条件)为35rps,转速N2(制热额定条件)为85rps,所以如果以制热中间条件下的线间电压为基准,则制热额定条件下的线间电压为2.4倍(=85/35)。
将线圈3的接线状态切换为三角形接线之后的制热额定条件(转速N2)下的线间电压相对于逆变器最大输出电压设为1.4倍(=85/35/√3)。无法使线间电压比逆变器最大输出电压大,所以开始弱磁控制。
在弱磁控制下,使为了减弱励磁所需的弱电流在线圈3中流过,所以铜损增加,电动机效率以及电动机转矩下降。因此,如图22的实线所示无法改善制热额定条件(转速N2)下的电动机效率。
为了抑制制热额定条件(转速N2)下的弱励磁的程度(减小弱电流),需要减少线圈3的匝数,降低相间电压,但在该情况下,制热中间条件(转速N1)下的相间电压也下降,由接线的切换带来的电动机效率的改善效果变小。
即,在作为性能改善的对象的负荷条件有两个且低速侧的转速N1和高速侧的转速N2满足(N2/N1)>√3的情况下,即使从Y接线切换为三角形接线也需要弱磁控制,所以仅凭从Y接线切换为三角形接线,无法得到电动机效率的足够的改善效果。
图23是关于Y接线和三角形接线分别示出电动机转矩与转速的关系的曲线图。在Y接线的情况下,如参照图18而说明那样,相对于转速N的增加而电动机转矩恒定,但当开始弱磁控制时,随着转速N增加,电动机转矩下降。在三角形接线的情况下,在比Y接线的情况(N11)高的转速下开始弱磁控制,但当开始弱磁控制时,随着转速N增加,电动机转矩下降。
图24是示出将线圈3的接线状态设为Y接线、以在转速N11(比转速N1稍微低的转速)时使线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数并在比转速N1高的转速N0下从Y接线切换为三角形接线的情况下的电动机转矩与转速的关系的曲线图。如图24所示,当转速达到转速N11而开始弱磁控制时,随着转速N增加,电动机转矩下降。
当转速进一步增加而达到转速N0,进行从Y接线向三角形接线的切换时,弱磁控制临时地停止,所以电动机转矩上升。然而,当转速N进一步增加而开始弱磁控制时,随着转速N增加,电动机转矩下降。这样,仅凭从Y接线切换为三角形接线,特别是无法抑制高转速范围的电动机转矩的下降。
因而,在该实施方式1的驱动装置100中,除了由接线切换部60进行线圈3的接线状态的切换之外,还利用转换器102切换母线电压。转换器102从电源101被供给电源电压(200V),将母线电压供给到逆变器103。转换器102最好包括与电压上升(升压)相伴的损耗小的元件、例如SiC元件或者GaN元件。
具体而言,线圈3的接线状态为Y接线的情况下的母线电压V1(第1母线电压)被设定为280V(DC)。相对于此,线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的母线电压V2(第2母线电压)被设定为390V(DC)。也就是说,三角形接线的情况下的母线电压V2被设定为Y接线的情况下的母线电压V1的1.4倍。此外,母线电压V2只要相对于母线电压V1为即可。从转换器102被供给母线电压的逆变器103将线间电压供给到线圈3。逆变器最大输出电压为母线电压的/>
图25是关于Y接线和三角形接线分别示出利用转换器102切换母线电压的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。如图25所示,线圈3的接线状态为Y接线的情况下的线间电压(实线)最大为母线电压V1的(即/>)。线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的线间电压(点划线)最大为母线电压V2的/>(即/> )。
图26是示出由接线切换部60进行的接线状态的切换和由转换器102进行母线电压的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。如图26所示,在包括转速N1(制热中间条件)的转速范围,线圈3的接线状态为Y接线。随着转速增加,线间电压增加,在比转速N1稍微低的转速N11下,线间电压达到逆变器最大输出由此,开始弱磁控制。
当转速进一步上升而达到转速N0时,接线切换部60将线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线。同时,转换器102使母线电压从V1升压到V2。由于升压,逆变器最大输出成为在该时间点,相间电压比逆变器最大输出低,所以不进行弱磁控制。
之后,随着转速N增加,线间电压增加,在比转速N2(制热额定条件)稍微低的转速N21下,线间电压达到逆变器最大输出 由此开始弱磁控制。此外,转速N21为比转速N2低5%的转速(即N21=N2×0.95)。
在该实施方式1中,如上述那样,根据室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT和阈值ΔTr的比较结果来切换线圈3的接线状态。转速N0下的从Y接线向三角形接线的切换对应于图10的步骤S108以及图12的步骤S131~S134所示的从Y接线向三角形接线的切换。
说明该情况下的电动机效率的改善效果。图27是关于Y接线和三角形接线分别示出电动机效率与转速的关系的曲线图。在图27中,线圈3的接线状态为Y接线的情况下的电动机效率(实线)与图21所示的Y接线的情况下的电动机效率相同。另一方面,转换器102的母线电压上升,所以线圈3的接线状态为三角形接线的情况下的电动机效率(点划线)比图21所示的三角形接线的情况下的电动机效率高。
图28是示出进行了由接线切换部60进行的接线状态的切换和由转换器102进行的母线电压的切换的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。将线圈3的接线状态设为Y接线,以在转速N11(比转速N1稍微低的转速)时使线间电压达到逆变器最大输出电压的方式设定匝数,所以在包括转速N1的转速范围能够得到高的电动机效率。
当转速达到上述转速N11时,开始弱磁控制,当进一步达到转速N0时,线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线,另外,由转换器102使母线电压上升。
由于母线电压的上升,逆变器最大输出电压也上升,所以线间电压比逆变器最大输出电压低,其结果是弱磁控制停止。由于弱磁控制的停止,弱电流所引起的铜损降低,所以电动机效率上升。
进而,当转速N达到比转速N2(制热额定条件)稍微小的转速N21时,线间电压达到逆变器最大输出电压,开始弱磁控制。由于开始弱磁控制,铜损增加,但由转换器102使母线电压上升,所以能够得到高的电动机效率。
即,如在图28中由实线所示,在转速N1(制热中间条件)以及转速N2(制热额定条件)这两方能够得到高的电动机效率。
接下来,说明电动机转矩的改善效果。图29是示出线圈3的接线状态为Y接线的情况和三角形接线的情况各自的电动机转矩与转速的关系的曲线图。Y接线的情况下的电动机转矩(实线)与图18相同。当在比转速N2(制热额定条件)稍微低的转速N21下开始弱磁控制时,随着转速N增加,三角形接线的情况下的电动机转矩(点划线)下降。
图30是示出将线圈3的接线状态设为Y接线、以在转速N11时使线间电压达到逆变器最大输出电压的方式调整匝数并在转速N0(>N1)下从Y接线切换为三角形接线进而使母线电压升压的情况下的电动机转矩与转速的关系的曲线图。如图30所示,当在比转速N1(制热中间条件)稍微低的转速N11下开始弱磁控制时,随着转速N增加,电动机转矩下降。
当转速N进一步增加而达到转速N0时,线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线,进而母线电压上升。由于向三角形接线的切换和母线电压的上升,线间电压比逆变器最大输出电压低,所以弱磁控制停止。由此,电动机转矩上升。之后,当在比转速N2(制热额定条件)稍微低的转速N21下开始弱磁控制时,随着转速N增加,电动机转矩下降。
这样,在切换为三角形接线之后,不进行弱磁控制直至转速N达到转速N21(比转速N2稍微小的转速)为止,所以特别是在包括转速N2(制热额定条件)的转速范围,能够抑制电动机转矩的下降。
即,如在图30中由实线所示,在转速N1(制热中间条件)以及转速N2(制热额定条件)这两方得到高的电动机转矩。也就是说,在空气调节机5的制热中间条件以及制热额定条件这两方,能够得到高的性能(电动机效率以及电动机转矩)。
此外,当使转换器102的电压升压时,产生与升压相伴的损耗,所以优选在对电动机效率的贡献率最大的制热中间条件下的接线状态(即Y接线)下不使电源电压升压地利用。电源101的电源电压为200V(有效值),最大值为因此,Y接线的情况下的转换器102的母线电压(280V)可以说与电源电压的最大值相同。
另外,供给到逆变器103的母线电压的切换也可以通过使电源电压升压或者降压来进行。
另外,在上述空气调节机5的运转控制中,在转速N1(制热中间条件)下设为Y接线,在转速N2(制热额定条件)下设为三角形接线,但也可以在具体的负荷条件未确定的情况下,将转速N1设为以Y接线方式运转的最大转速、将转速N2设为以三角形接线方式运转的最大转速来调整电压等级。即使这样控制,也能够提高电动机1的效率。
如上所述,在家庭用的空气调节机5中,将转速N1设为制热中间条件的转速,将转速N2设为制热额定条件的转速,从而能够提高电动机1的效率。
<实施方式1的效果>
如以上说明,在实施方式1中,根据室内温度Ta来切换线圈3的接线状态,所以能够在短的时间内切换接线状态。因此,能够使压缩机41的运转状态迅速地应对如例如打开房间的窗户的情况那样的空气调节机5的急剧的负荷变动,能够提高舒适性。
另外,在切换线圈3的接线状态之前使电动机1的旋转停止,所以即使在由继电器接点构成接线切换部60的情况下,也能够确保接线切换动作的可靠性。
另外,在Y接线(第1接线状态)和线间电压比第1接线状态低的三角形接线(第2接线状态)间切换线圈3的接线状态,所以能够选择与电动机1的转速相匹配的接线状态。
另外,在由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与设定温度Ts之差(温度差ΔT)的绝对值比阈值ΔTr大的情况下,将线圈3的接线状态切换为三角形接线(第2接线状态),所以能够在空调负荷大的情况下使电动机1的转速增加,产生高的输出。
另外,在温度差ΔT的绝对值为阈值ΔTr以下的情况下,将线圈3的接线状态切换为Y接线(第1接线状态),所以能够提高空调负荷低的情况下的运转效率。
另外,在Y接线(第1接线状态)以及三角形接线(第2接线状态)下,分别根据电动机1的转速来进行弱磁控制,所以即使线间电压达到逆变器最大输出电压,也能够使电动机1的转速上升。
另外,与由接线切换部60进行的线圈3的接线状态的切换相应地,转换器102使母线电压的大小变化,所以在接线状态的切换的前后都能够得到高的电动机效率以及高的电动机转矩。
另外,如果除了进行室内温度Ta与设定温度Ts之差和阈值的比较之外,还对电动机1的转速与基准值进行比较,根据其比较结果来切换线圈3的接线状态,则能够有效地抑制频繁地重复接线切换。
另外,如果除了进行室内温度Ta与设定温度Ts的比较之外,还将逆变器103的输出电压与基准值进行比较,根据其比较结果来切换线圈3的接线状态,则能够有效地抑制频繁地重复接线切换。
另外,在控制装置50从遥控器55经由信号接收部56接收到运转停止信号的情况下,在线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线之后,控制装置50使空气调节机5的运转结束。在线圈3的接线状态已经为三角形接线的情况下,维持该接线状态。因而,能够在空气调节机5的运转开始时(启动时),在线圈3的接线状态为三角形接线的状态下开始空气调节机5的运转。由此,即使在室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT大的情况下,也能够在三角形接线的状态下开始空气调节机5的运转,能够使室内温度Ta迅速地接近设定温度Ts。
第1变形例.
接下来,说明实施方式1的第1变形例。在上述实施方式1中,将线圈的接线状态从Y接线切换为三角形接线的转速N0(即,温度差ΔT与阈值ΔTr相同时的转速)与从三角形接线切换为Y接线的转速N0(温度差)相同,但也可以为不同的转速。
图31(A)以及(B)是示出由接线切换部60进行的接线状态的切换以及由转换器102进行的母线电压的切换的情况下的电动机效率与转速的关系的曲线图。如图31(A)以及(B)所示,将线圈3的接线状态从Y接线切换为三角形接线的转速N4与从三角形接线切换为Y接线的转速N5相互不同。
另外,由转换器102进行的母线电压的切换与线圈3的接线状态的切换同时进行。即,在从Y接线切换为三角形接线的转速N4下,母线电压被升压。另一方面,在从三角形接线切换为Y接线的转速N5下,母线电压被降压。
这样的控制例如能够通过将图10的步骤S107的阈值ΔTr和步骤S108的阈值ΔTr设定为相互不同的值而执行。在图31(A)以及(B)所示的例子中,从Y接线切换为三角形接线的转速N4比从三角形接线切换为Y接线的转速N5大,但也可以是大小相反。第1变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。
在该第1变形例中,也根据室内温度Ta来切换线圈3的接线状态,从而能够使压缩机41的运转状态迅速地应对空气调节机5的急剧的负荷变动。另外,通过与线圈3的接线状态的切换相应地切换转换器102的母线电压,能够得到高的电动机效率。
第2变形例.
接下来,说明实施方式1的第2变形例。在上述实施方式1中,将转换器102的母线电压切换为两个等级(V1/V2),但也可以如图32所示,切换为3个等级。
图32是示出在第2变形例中进行了接线状态的切换和转换器102的母线电压的切换的情况下的线间电压与转速的关系的曲线图。在图32的例子中,在与制热中间条件相当的转速N1(Y接线)下,将转换器102的母线电压设为V1,在转速N1与转速N2(制热额定条件)之间的转速N6下,从Y接线切换为三角形接线,同时使母线电压升压到V2。
进而,在比转速N2高的转速N7下,在保持接线状态的状态下使转换器102的母线电压升压到V3。从该转速N7至最高转速N8为止,转换器102的母线电压为V3。第2变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。
这样,在第2变形例中,将转换器102的母线电压切换为V1、V2、V3这3个等级,所以特别是在高转速范围能够得到高的电动机效率以及高的电动机转矩。
此外,母线电压的切换不限于两个等级或者3个等级,也可以为4个等级以上。另外,在第1变形例(图31)中,也可以将转换器102的母线电压切换为3个等级以上。
第3变形例.
接下来,说明实施方式1的第3变形例。在上述实施方式1中,在Y接线和三角形接线间切换线圈3的接线状态。然而,也可以在作为第1接线状态的串联连接和作为第2接线状态的并联连接间切换线圈3的接线状态。
图33(A)以及(B)是用于说明第3变形例的线圈3的接线状态的切换的示意图。在图33(A)中,3相的线圈3U、3V、3W以Y接线方式被接线。进而,线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc串联地连接,线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc串联地连接,线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc串联地连接。即,作为3相线圈的线圈3针对每个相串联地被接线。
另一方面,在图33(B)中,3相的线圈3U、3V、3W以Y接线方式被接线,但线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc并联地连接,线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc并联地连接,线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc并联地连接。即,作为3相线圈的线圈3针对每个相并联地被接线。图33(A)以及(B)所示的线圈3的接线状态的切换例如能够通过将切换开关设置于线圈3U、3V、3W的各线圈部分而实现。
当将在各相并联连接的线圈部分的数量(即列数)设为n时,从串联连接(图33(A))切换为并联连接(图33(B)),从而线间电压下降到1/n倍。因而,在线间电压接近逆变器最高输出电压时,将线圈3的接线状态从串联连接切换为并联连接,从而能够将弱励磁的程度抑制得小(即减小弱电流)。
在作为性能改善的对象的负荷条件有两个且低速侧的转速N1和高速侧的转速N2满足(N2/N1)>n的情况下,仅凭将线圈3的接线状态从串联连接切换为并联连接,线间电压比逆变器最大输出电压大,所以需要弱磁控制。因而,如在实施方式1中说明那样,与将线圈3的接线状态从串联连接切换为并联连接同时地,使转换器102的母线电压升压。由此,在包括转速N1的转速范围和包括转速N2的转速范围都能够得到高的电动机效率以及高的电动机转矩。
图34(A)以及(B)是用于说明第3变形例的其它结构例的示意图。在图34(A)中,3相的线圈3U、3V、3W以三角形接线方式被接线。进而,线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc串联地连接,线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc串联地连接,线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc串联地连接。即,线圈3的各相的线圈部分串联地连接。
另一方面,在图34(B)中,3相的线圈3U、3V、3W以三角形接线方式被接线,但线圈3U的线圈部分Ua、Ub、Uc并联地连接,线圈3V的线圈部分Va、Vb、Vc并联地连接,线圈3W的线圈部分Wa、Wb、Wc并联地连接。即,线圈3的各相的线圈部分并联地连接。
在该情况下,也与图33(A)以及(B)所示的例子同样地,在作为性能改善的对象的两个负荷条件中的低速侧的转速N1和高速侧的转速N2满足(N2/N1)>n的情况下,将线圈3的接线状态从串联连接(图34(A))切换为并联连接(图34(B)),同时使转换器102的母线电压升压。第3变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。升压后的母线电压V2相对于升压前的母线电压V1为V2≥(V1/n)×N2/N1即可。
这样,在第3变形例中,在串联连接和并联连接间切换线圈3的接线状态,从而能够将弱励磁的程度抑制得小,提高电动机效率。另外,母线电压V1、V2以及转速N1、N2满足V2≥(V1/n)×N2/N1,从而能够在转速N1、N2下得到高的电动机效率以及电动机转矩。
此外,也可以在第1变形例以及第2变形例中切换串联连接(第1接线状态)和并联连接(第2接线状态)。
第4变形例.
在上述实施方式1中,对由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与设定温度Ts之差ΔT的绝对值和阈值ΔTr进行比较,切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压,但也可以根据室内温度Ta来计算空调负荷,根据空调负荷来切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压。
图35是示出第4变形例的空气调节机的基本动作的流程图。步骤S101~S105与实施方式1相同。如果当在步骤S104中启动电动机1之后未接收到运转停止信号(步骤S105),则控制装置50获取由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与利用遥控器55设定的设定温度Ts的温度差ΔT(步骤S201),根据该温度差ΔT,计算空调负荷(步骤S202)。
接下来,根据计算出的空调负荷,判断是否需要从线圈3的三角形接线切换到Y接线。即,判断是否线圈3的接线状态为三角形接线,此外且在步骤S202中计算出的空调负荷为阈值(空调负荷的基准值)以下(步骤S203)。
如果步骤S203中的比较结果是线圈3的接线状态为三角形接线且空调负荷为阈值以下,则进行图11所示的步骤S121~S124的处理。在图11的步骤S121~S124中,如在实施方式1中说明那样,进行从三角形接线向Y接线的切换以及由转换器102进行的母线电压的升压。
在上述步骤S203中的比较结果为线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(为Y接线的情况)、或者空调负荷比阈值大的情况(即无需切换为Y接线的情况)下,进入到步骤S204。
在步骤S204中,判断是否需要从Y接线切换为三角形接线。即,判断是否线圈3的接线状态为Y接线,此外且在步骤S202中计算出的空调负荷比阈值大。
如果步骤S204中的比较结果是线圈3的接线状态为Y接线且空调负荷比阈值大,则进行图12所示的步骤S131~S134的处理。在图12的步骤S131~S134中,如在实施方式1中说明那样,进行从Y接线向三角形接线的切换以及由转换器102进行的母线电压的降压。
在上述步骤S204中的比较结果为线圈3的接线状态不是Y接线的情况(为三角形接线的情况)、或者空调负荷比阈值大的情况(即无需切换为三角形接线的情况)下,返回到步骤S105。接收到运转停止信号的情况下的处理(步骤S109~S111)与实施方式1相同。第4变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。
这样,在第4变形例中,根据室内温度Ta来计算空调负荷,根据计算出的空调负荷来切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压,所以能够使压缩机41的运转状态迅速地应对空气调节机5的负荷变动,能够提高舒适性。
此外,也可以在第1变形例、第2变形例以及第3变形例中根据空调负荷来进行线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压的切换。
第5变形例.
在上述实施方式1中,根据由室内温度传感器54检测到的室内温度Ta与设定温度Ts的温度差ΔT切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压,但也可以根据电动机1的转速来切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压。
图36是示出第5变形例的空气调节机的基本动作的流程图。步骤S101~S105与实施方式1相同。如果当在步骤S104中启动电动机1之后未接收到运转停止信号(步骤S105),则控制装置50获取电动机1的转速(步骤S301)。电动机1的转速为逆变器103的输出电流的频率,能够使用安装于电动机1的电流传感器等来检测。
接下来,根据该电动机1的转速,判断是否需要从线圈3的三角形接线切换到Y接线。即,判断是否线圈3的接线状态为三角形接线,此外且电动机1的转速为阈值(转速的基准值)以下(步骤S302)。
在为制热运转的情况下,在步骤S302中使用的阈值最好为与制热中间条件相当的转速N1和与制热额定条件相当的转速N2之间的值(更好的是中间值)。另外,在为制冷运转的情况下,在步骤S302中使用的阈值最好为与制冷中间条件相当的转速N1和与制冷额定条件相当的转速N2之间的值(更好的是中间值)。
例如在为制冷能力为6.3kW的家庭用的空气调节机的情况下,与制热中间条件相当的转速N1为35rps,与制热额定条件相当的转速N2为85rps,所以在步骤S302中使用的阈值最好为转速N1与转速N2的中间值即60rps。
但是,电动机1的转速有可能会变动。因此,在该步骤S302中,判断电动机1的转速为阈值以上的状态是否持续预先设定的时间。
如果步骤S302中的比较结果是线圈3的接线状态为三角形接线且电动机1的转速为阈值以下,则进行图11所示的步骤S121~S124的处理。在图11的步骤S121~S124中,如在实施方式1中说明那样,进行从三角形接线向Y接线的切换以及转换器102的母线电压的升压。
在上述步骤S302中的比较结果为线圈3的接线状态不是三角形接线的情况(为Y接线的情况)、或者电动机1的转速比阈值大的情况(即无需切换为Y接线的情况)下,进入到步骤S303。
在步骤S303中,判断是否需要从Y接线切换为三角形接线。即,判断是否线圈3的接线状态为Y接线,此外且电动机1的转速比阈值大。
如果步骤S303中的比较结果是线圈3的接线状态为Y接线且电动机1的转速比阈值大,则进行图12所示的步骤S131~S134的处理。在图12的步骤S131~S134中,如在实施方式1中说明那样,进行从Y接线向三角形接线的切换以及转换器102的母线电压的降压。
在上述步骤S303中的比较结果为线圈3的接线状态不是Y接线的情况(为三角形接线的情况)、或者电动机1的转速比阈值大的情况(即无需切换为三角形接线的情况)下,返回到步骤S105。接收到运转停止信号的情况下的处理(步骤S109~S111)与实施方式1相同。第5变形例中的其它动作以及结构与实施方式1相同。
这样,在第5变形例中,根据电动机1的转速来切换线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压,从而能够得到高的电动机效率以及高的电动机转矩。
此外,也可以在第1变形例、第2变形例以及第3变形例中根据电动机1的转速来进行线圈3的接线状态以及转换器102的母线电压的切换。
此外,在此作为压缩机的一个例子说明了旋转压缩机8,但各实施方式的电动机也可以应用于旋转压缩机8以外的压缩机。
实施方式2.
接下来,说明本发明的实施方式2。
<空气调节机的结构>
图37是示出具有实施方式2的空气调节机500的空调***600的结构的框图。图38是示出实施方式2的空气调节机500的结构的框图。图39是示出实施方式2的空气调节机500的控制***的框图。图40是示出实施方式2的驱动装置100a的控制***的框图。
在实施方式2中,空调***600具有空气调节机500和通信装置501。实施方式2的空气调节机500还具备作为压缩机状态检测部的压缩机温度传感器71(图39)。压缩机温度传感器71为检测表示旋转压缩机8的状态的压缩机温度的温度传感器。但是,压缩机状态检测部为能够检测旋转压缩机8的状态的检测器即可,不限于温度传感器。
在图40所示的例子中,驱动装置100a构成为具备生成被施加到线圈3的母线电压的转换器102、对电动机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、控制装置50以及压缩机温度传感器71。电力从作为交流(AC)电源的电源101供给到转换器102。
除了压缩机温度传感器71,实施方式2的驱动装置100a的结构与实施方式1的驱动装置100的结构分别相同。但是,压缩机温度传感器71也可以不是驱动装置100a的构成要素。驱动装置100a与旋转压缩机8一起使用来驱动电动机1。
图41是示出通信装置501的结构的图。
通信装置501为远程控制器(例如,在实施方式1中说明的遥控器55)、个人计算机、服务器计算机或者智能手机。通信装置501具有用于输入空气调节机500的动作模式(以下,还简称为“动作模式”)的输入装置501a和用于显示动作模式的显示器501b。
通信装置501能够通过无线通信或者有线通信来与空气调节机500通信。通信装置501将作为用于控制空气调节机500的动作模式的控制信号的动作模式信号发送到空气调节机500。
输入装置501a例如为按钮、触摸面板或者键盘等输入接口。用户能够使用输入装置501a将动作模式以及设定温度输入到空气调节机500。由用户输入到通信装置501的信息(例如,动作模式或者设定温度)作为控制信号向空气调节机500(具体而言,信号接收部56)发送。空气调节机500的信号接收部56接收从通信装置501发送的控制信号(例如,表示动作模式的动作模式信号或者表示设定温度的设定温度信号)。
在显示器501b显示由用户输入的信息(例如,动作模式)。进而,在通信装置501从空气调节机500接收到空气调节机500的当前的动作模式时,空气调节机500的当前的动作模式显示于显示器501b。显示器501b也可以具有用于告知动作模式的LED(发光二极管)等灯。具有与显示器501b相同的功能的显示器也可以配备于空气调节机500。
从通信装置501发送的控制信号也可以不直接地输入到空气调节机500。例如,用户也可以使用云计算将动作模式发送到空气调节机500。在该情况下,从通信装置501发送的控制信号经由与通信装置501能够通信地连接的计算机发送到空气调节机500。
输入到信号接收部56的动作模式信号被转送到控制装置50。在本实施方式中,输入到信号接收部56的动作模式信号被输入到室内控制装置50a。进而,基于从信号接收部56转送的动作模式信号的信号从室内控制装置50a被转送到室外控制装置50b。从室内控制装置50a转送的信号既可以为与动作模式信号相同的信号,也可以为根据动作模式信号而变换后的信号。
控制装置50从信号接收部56接收动作模式信号,根据动作模式信号来控制空气调节机500的动作模式。具体而言,控制装置50根据由用户指定的动作模式来控制线圈3的接线状态。即,控制装置50根据动作模式信号来控制接线切换部60,从而控制动作模式。控制装置50最好以维持线圈3的接线状态直至动作模式被变更为止的方式控制接线切换部60。由此,能够简化用于进行接线的切换的控制,能够降低接线的切换次数。
接线切换部60依照控制装置50的控制在Y接线(第1接线状态)与三角形接线(第2接线状态)之间切换线圈3的接线状态。三角形接线使线圈3的线间电压比Y接线下降。
在线圈3的接线状态为Y接线时,能够提高电动机1的低速旋转的效率。另一方面,在线圈3的接线状态为三角形接线时,能够提高电动机1的高速旋转的效率。线圈3的接线状态为三角形接线时的电动机1的最大输出比线圈3的接线状态为Y接线时的电动机1的最大输出大。
进而,控制装置50根据动作模式信号来控制转换器102,从而控制动作模式。在本实施方式中,控制装置50以使母线电压维持为恒定直至动作模式被变更为止的方式控制转换器102。由此,能够简化母线电压的控制。
电动机1的转速越增加,则线圈3所产生的感应电压越增加,由此母线电压不足。因而,如在实施方式1中说明那样,当电动机1的转速达到预先设定的转速时,控制装置50控制逆变器103,逆变器103开始弱磁控制。在弱磁控制下,控制装置50以使母线电压升压的方式控制转换器102。由此能够改善电动机1的效率。
另一方面,在电动机1为低速旋转时,控制装置50以不使母线电压升压的方式控制转换器102。由此,能够避免与母线电压的升压相伴的能耗,改善电动机1的效率。
最佳的母线电压取决于电动机1的转速以及线圈3的接线状态。如前所述,电动机1的转速越增加,由于母线电压的升压带来的电动机1的效率的改善效果越大。但是,在Y接线下的电动机1的转速与三角形接线下的电动机1的转速相同时,相比于Y接线,三角形接线使线圈3中的感应电压下降,提高母线电压的裕度。因而,在线圈3的接线状态为三角形接线时,使母线电压升压的必要性小。即,最佳的母线电压根据电动机1的转速和接线状态的组合而变化,所以控制装置50根据电动机1的转速以及接线状态来控制母线电压。
最好在电动机1的启动时线圈3的接线状态为三角形接线。例如,控制装置50以从表示用于开始空气调节机的运转的电源导通的动作模式信号被输入到控制装置50起至电动机1开始驱动为止使线圈3的接线状态成为三角形接线的方式控制接线切换部60。在电动机1开始驱动之后,控制装置50根据动作模式来控制线圈3的接线状态。
关于动作模式的切换,也可以使用定时器预约功能,在从用户输入了动作模式时起经过预先决定的时间之后进行。进而,也可以不论用户的直接的指示如何,都使用根据用户的空气调节机500的使用历史、用户的嗜好或者电力消耗数据等各种个人数据来自动判断动作模式的切换定时的控制程序,进行动作模式的切换。特别是,在通过云计算来进行控制信号向空气调节机500的发送的情况下,能够将各种个人数据保存于服务器,能够使用保存于服务器的各种个人数据来进行动作模式的切换定时的运算。
在使用云计算的情况下,得到足够的数据保存容量以及计算处理速度,所以适于用于进行动作模式的自动切换的结构。但是,既可以将各种个人数据保存于控制装置50,也可以由配备于控制装置50的运算部运算动作模式的自动切换定时。
控制装置50根据表示动作模式与接线状态的对应关系的表格数据,选择适当的接线状态,控制接线切换部60。表示动作模式与母线电压的对应关系的表格数据预先保存于存储器58。针对各动作模式的母线电压的升压根据在该动作模式下设想的电动机1的负荷以及接线状态来决定。
进而,控制装置50也可以根据由室内温度传感器54检测到的室内温度和设定温度来控制线圈3的接线状态以及母线电压。例如,在室内温度与设定温度之差为3℃以上时,控制装置50以使线圈3的接线状态成为三角形接线的方式控制接线切换部60,以使从转换器102输出的母线电压升压的方式控制转换器102。由此,能够为了追随于急剧的设定温度的变化而进行高负荷的运转。
空气调节机500具有多个动作模式。在本实施方式中,作为第1动作模式,使用“制冷模式(以下还称为制冷)”、“弱制冷除湿模式(以下还称为弱制冷除湿)”、“送风模式(以下还称为送风)”、“弱运转模式(以下还称为弱运转)”以及“节电模式(以下还称为节电)”。作为第2动作模式,使用“制热模式(以下还称为制热)”、“再热除湿模式(以下还称为再热除湿)”、“衣服干燥模式(以下还称为衣服干燥)”以及“强运转模式(以下还称为强运转)”。
接下来,说明空气调节机500中的各动作模式的动作的一个例子。
在本实施方式中,空气调节机500为4.0kw用。在线圈3的接线状态为三角形接线时,电动机1的额定转速为60rps。在转换器102进行升压时,母线电压最大增大至1.5倍。
在第1动作模式下,电动机1的负荷比第2动作模式小,所以控制装置50以使线圈3的接线状态成为Y接线的方式控制接线切换部60。相对于此,在第2动作模式下,电动机1的负荷比第1动作模式大,所以控制装置50以使线圈3的接线状态成为三角形接线的方式控制接线切换部60。特别是“强运转”为设想室温变动剧烈的状况下的使用的动作模式,所以最好还应对急剧的温度变化。因而,在“强运转”下,最好是线圈3的接线状态为电动机1的最大输出优良的三角形接线。
制冷模式为以使室温下降为目的的运转模式。在制冷模式下,在外部气体温度比目标室温高的状态下使空气调节机500运转,通过经由制冷剂的热交换而室外机5B侧的热交换器成为相对高的温度,室内机5A侧的热交换器成为相对低的温度。通过成为低温的室内机5A侧的热交换器进行送风,从而冷气被送入到室内。
弱制冷除湿模式为以使室内的湿度下降为目的的运转模式。在弱制冷除湿模式下,利用制冷的制冷循环来进行除湿。具体而言,在室内机5A侧的热交换器处外部气体被冷却,外部气体所包含的水蒸气的一部分冷凝,水分附着于热交换器的表面。在附着于热交换器的表面的水分被除掉之后,将水分量变少的外部气体送入到室内,从而能够使室内的湿度下降。一般而言,湿度越下降,用户的体感温度越下降。在弱制冷除湿模式下,需要将除湿运转抑制到用户的体感温度不过度下降的程度,所以电动机1的负荷比制冷模式小。
送风模式为在空气调节机500中不使用制冷循环地进行送风、或者稍微使用制冷循环来进行送风的动作模式。制冷循环的负荷小,所以电动机1的负荷比其它动作模式小。在送风模式下,也可以在不使用制冷循环地进行送风时不切换线圈3的接线状态。在不使用制冷循环的情况下,不驱动压缩机41内的电动机1,所以线圈3的接线状态对空气调节机500的运转特性不造成影响。
弱运转模式为进行制冷运转或者制热运转的运转模式。但是,与制冷模式以及制热模式相比,使制冷循环的热交换量减少,使送风量减少。由此,空气调节能力(制冷强度或者制热强度)下降,电力消耗被抑制。制冷循环的负荷小,所以电动机1的负荷比制冷模式以及制热模式小。
节电模式为进行制冷运转或者制热运转的运转模式。具体而言,节电模式为以使空气调节机500的效率最大化的方式自动调节空气调节机500的运转负荷(包括电动机1的运转负荷)来长期地降低电力消耗的运转模式。在节电模式下,以小的负荷长时间连续地运转,所以电动机1的负荷比制冷模式以及制热模式小。
制热模式为以使室温上升为目的的运转模式。在制热模式下,在外部气体温度比目标室温低的状态下使空气调节机500运转,通过经由制冷剂的热交换而室外机5B侧的热交换器成为相对低的温度,室内机5A侧的热交换器成为相对高的温度。通过成为高温的室内机5A侧的热交换器而进行送风,从而暖气被送入到室内。在制热运转下,在低温侧的热交换器(例如,室外机5B侧的热交换器)的表面产生霜,对于热交换有效的表面积减少。由此,热交换器的效率下降,所需的旋转压缩机8的工作量增大。除此之外,为了去除产生的霜,定期地实施除霜运转,但除霜运转时的旋转压缩机8的工作对空气调节能力没有贡献,所以旋转压缩机8的工作量的总量进一步增大。因而,制热模式为负荷比制冷模式高的动作模式,在制热模式下电动机1的负荷比制冷模式大。
再热除湿模式为以使室内的湿度下降为目的的运转模式。与弱制冷除湿模式的区别在于在再热除湿模式下,在对取入到空调机的空气进行冷却除湿之后,再次加热,之后释放到室内,从而抑制室温下降。在再热除湿模式下,由于除湿后的再次加热而产生能耗。进而,在再热除湿模式下,没有如弱制冷除湿模式那样的与除湿相伴的室温下降所致的运转限制。因而,电动机1的负荷大。
衣服干燥模式为以使衣服干燥为目的的运转模式。运转的原理与再热除湿模式相同。但是,能够为了使衣服干燥而调整除湿量、送风温度以及送风量。与再热除湿模式相比,为了促进衣服与送风空气的热交换,将送风量设定得大。与再热除湿模式同样地,由于除湿后的再次加热而产生能耗,没有如弱制冷除湿模式那样的与除湿相伴的室温下降所致的运转限制。因而,电动机1的负荷大。
强运转模式为进行制冷运转或者制热运转的运转模式。在强运转模式下,以最大能力进行空气调节。与制冷模式以及制热模式相比,使制冷循环中的热交换量增加,使送风量增加,从而使空气调节能力增大。制冷循环的负荷变大,所以电动机1的负荷比制冷模式以及制热模式大。
如上所述,在作为第1动作模式的制冷模式、弱制冷除湿模式、送风模式、弱运转模式以及节电模式下,电动机1的负荷低,所以控制装置50以使线圈3的接线状态成为Y接线的方式控制接线切换部60。相对于此,在作为第2动作模式的制热模式、再热除湿模式、衣服干燥模式以及强运转模式下,电动机1的负荷高,所以控制装置50以使线圈3的接线状态成为三角形接线的方式控制接线切换部60。
接下来,说明空气调节机500的控制方法的一个例子。
图42是示出控制装置50的动作的一个例子的流程图。
在步骤S201中,控制装置50为等待从通信装置501输入动作模式信号的状态。
当控制装置50接收到动作模式信号时(步骤S202),控制装置50根据动作模式信号来控制线圈3的接线状态(步骤S203至步骤S205)。
在步骤S203中,控制装置50根据动作模式信号来判定是否切换线圈3的接线状态。换言之,控制装置50根据动作模式来判定是否切换线圈3的接线状态。
在控制装置50切换接线状态时(在步骤S203中为是),控制装置50以使电动机1停止的方式控制逆变器103。由此,电动机1停止(步骤S204)。
在电动机1停止之后,控制装置50切换接线状态(步骤S205)。
在不需要接线状态的切换时(在步骤S203中为否),控制装置50以维持接线状态的方式控制接线切换部60。
在步骤S206中,控制装置50根据动作模式信号来判定是否使母线电压升压。换言之,控制装置50根据动作模式来判定是否使母线电压升压。
在使母线电压升压时(在步骤S206中为是),控制装置50以使母线电压升压的方式控制转换器102(步骤S207)。
在不使母线电压升压时(在步骤S206中为否),控制装置50以使母线电压维持为恒定的方式控制转换器102。也可以在使母线电压升压的情况下,在升压之后控制装置50还以使母线电压维持为恒定的方式控制转换器102。
在步骤S208中,控制装置50判定电动机1是否停止。
在电动机1停止时(在步骤S208中为是),控制装置50以驱动电动机1的方式控制逆变器103(步骤S209)。由此,电动机1启动。
在电动机1未停止时(在步骤S208中为否),处理返回到步骤S201。
电动机1的最大转速Nm与各动作模式预先关联起来。最大转速Nm根据在各动作模式下设想的电动机1的负荷来决定。控制装置50根据最大转速Nm与预先决定的阈值的关系来控制接线切换部60(具体而言,线圈3的接线状态)以及转换器102(具体而言,母线电压)。电动机1的转速的阈值在各动作模式间是共同的。
在最大转速Nm比预先决定的阈值D1(第1阈值)小时,控制装置50以使线圈3的接线状态成为Y接线的方式控制接线切换部60,以使从转换器102输出的母线电压维持为恒定的方式控制转换器102。阈值D1为在线圈3的接线状态为Y接线且母线电压被维持为恒定的状态下,线间电压达到来自逆变器103的最大输出电压时的电动机1的转速。在本实施方式中,阈值D1为34rps。在最大转速Nm比阈值D1小时,来自逆变器103的最大输出电压相对于线间电压足够,所以无需使母线电压升压。
在最大转速Nm比阈值D1大且比预先决定的阈值D2(第2阈值)小时,控制装置50以使线圈3的接线状态成为Y接线的方式控制接线切换部60,以使从转换器102输出的母线电压升压的方式控制转换器102。阈值D2为在线圈3的接线状态为Y接线且母线电压升压至最大电压(预先决定的最大值)的状态下,线间电压达到来自逆变器103的最大输出电压时的电动机1的转速。在本实施方式中,阈值D2为50rps。
在D1<Nm<D2的条件下,在不使母线电压升压时,逆变器最大输出电压相对于线间电压不足。因而,控制装置50开始弱磁控制。在超过开始弱磁控制运转时的转速(开始转速)的转速下,有可能招致电动机电流的增加,电动机1的效率下降。因而,在D1<Nm<D2的条件下以使母线电压升压的方式由控制装置50控制转换器102,从而足够的最大输出电压从逆变器103供给到电动机1。由此,能够抑制弱磁控制所致的电动机电流的增加以及电动机1的效率的下降。
在最大转速Nm比阈值D2大且比预先决定的阈值D3(第3阈值)小时,控制装置50以使线圈3的接线状态成为三角形接线的方式控制接线切换部60,以使从转换器102输出的母线电压维持为恒定的方式控制转换器102。阈值D3为在线圈3的接线状态为三角形接线且母线电压被维持为恒定的状态下,线间电压达到来自逆变器103的最大输出电压时的电动机1的转速。在本实施方式中,阈值D3为60rps。
在D2<Nm<D3的条件下,在线圈3的接线状态为Y接线时,来自逆变器103的最大输出电压不足,开始弱磁控制。因而,控制装置50以使线圈3的接线状态成为三角形接线的方式控制接线切换部60。在D2<Nm<D3的条件下,在线圈3的接线状态为三角形接线时,相对于线间电压足够的最大输出电压从逆变器103供给到电动机1,所以无需使母线电压升压。
在最大转速Nm比阈值D3大时,控制装置50以使线圈3的接线状态成为三角形接线的方式控制接线切换部60,以使从转换器102输出的母线电压升压的方式控制转换器102。
在D3<Nm的条件下,在不使母线电压升压时,逆变器最大输出电压相对于线间电压不足。因而,控制装置50开始弱磁控制。因而,在D3<Nm的条件下以使母线电压升压的方式,控制装置50控制转换器102,从而足够的最大输出电压从逆变器103供给到电动机1。由此,能够抑制弱磁控制所致的电动机电流的增加以及电动机1的效率的下降。
在弱制冷除湿模式、送风模式、弱运转模式以及在节电模式下,电动机1的最大转速Nm例如为0至30rps,电动机1的负荷小。因而,在这些动作模式下,控制装置50以使线圈3的接线状态成为Y接线的方式控制接线切换部60,以使从转换器102输出的母线电压维持为恒定的方式控制转换器102。即,转换器102不使母线电压升压。
在再热除湿模式、衣服干燥模式以及强运转模式下,电动机1的最大转速Nm例如为60rps至100rps,电动机1的负荷大。因而,在这些动作模式下,控制装置50以使线圈3的接线状态成为三角形接线的方式控制接线切换部60,以使从转换器102输出的母线电压升压的方式控制转换器102。
在制冷模式以及制热模式下,最大转速Nm的范围比其它动作模式宽。例如,在制冷模式下,电动机1的最大转速Nm为10rps至60rps。在制冷模式下,与制热模式相比,运转负荷相对小,30rps以下的低速运转的时间占据运转时间的大部分。因而,在制冷模式下,控制装置50以使线圈3的接线状态成为Y接线的方式控制接线切换部60,以使从转换器102输出的母线电压维持为恒定的方式控制转换器102。即使在开始弱磁控制的情况下,也能够不使母线电压升压地使转速上升至60rps。
在制热模式下,电动机1的最大转速Nm例如为20rps至100rps。在制热模式下,与制冷模式相比,运转负荷相对大,最好在寒冷地区维持最大制热能力。因而,在制热模式下,控制装置50以使线圈3的接线状态成为三角形接线的方式控制接线切换部60,以使从转换器102输出的母线电压升压的方式控制转换器102。
接下来,说明空气调节机500的控制方法的另一例子。
图43以及图44是示出控制装置50的其它动作的一个例子的流程图。
在步骤S301中,控制装置50为等待从通信装置501输入动作模式信号的状态。
当控制装置50接收到动作模式信号时(步骤S302),控制装置50根据动作模式信号来设定最大转速Nm,控制母线电压以及线圈3的接线状态。以下,具体地说明这些动作。
在步骤S401中,控制装置50根据动作模式信号来设定最大转速Nm。
在步骤S402中,控制装置50判定在步骤S401中设定的最大转速Nm是否比阈值D2小。
在最大转速Nm比阈值D2小时(在步骤S402中为是),控制装置50判定最大转速Nm是否比阈值D1小(步骤S403)。
在最大转速Nm比阈值D1小时(在步骤S403中为是),控制装置50决定接线状态以及母线电压的控制方法。具体而言,控制装置50选择Y接线来作为接线状态,选择母线电压的非升压(步骤S404)。
在最大转速Nm比阈值D1大时(在步骤S403中为否),控制装置50决定接线状态的控制方法。具体而言,控制装置50选择Y接线来作为接线状态(步骤S405)。在步骤S405中,最好使母线电压升压。
在最大转速Nm比阈值D2大时(在步骤S402中为否),控制装置50判定最大转速Nm是否比阈值D3大(步骤S406)。
在最大转速Nm比阈值D3大时(在步骤S406中为是),控制装置50决定接线状态以及母线电压的控制方法。具体而言,控制装置50选择三角形接线来作为接线状态,选择母线电压的升压(步骤S407)。
在最大转速Nm比阈值D3小时(在步骤S406中为否),控制装置50决定接线状态以及母线电压的控制方法。具体而言,控制装置50选择三角形接线来作为接线状态,选择母线电压的非升压(步骤S408)。
在步骤S303中,控制装置50根据动作模式信号来判定是否切换线圈3的接线状态。换言之,控制装置50根据步骤S401至步骤S408的处理的结果来判定是否切换线圈3的接线状态。
在控制装置50切换接线状态时(在步骤S303中为是),控制装置50以使电动机1停止的方式控制逆变器103。由此,电动机1停止(步骤S304)。
在电动机1停止之后,控制装置50切换接线状态(步骤S305)。
在不需要接线状态的切换时(在步骤S303中为否),控制装置50以维持接线状态的方式控制接线切换部60。
在步骤S306中,控制装置50根据步骤S401至步骤S408的处理的结果来判定是否使母线电压升压。
在使母线电压升压时(在步骤S306中为是),控制装置50以使母线电压升压的方式控制转换器102(步骤S307)。
在不使母线电压升压时(在步骤S306中为否),控制装置50以使母线电压维持为恒定的方式控制转换器102。
在步骤S308中,控制装置50判定电动机1是否停止。
在电动机1停止时(在步骤S308中为是),控制装置50以驱动电动机1的方式控制逆变器103(步骤S309)。由此,电动机1启动。
在电动机1未停止时(在步骤S308中为否),处理返回到步骤S301。
如以上说明,根据实施方式2,能够根据空气调节机500的动作模式来适当地控制线圈3的接线状态。由此,根据空气调节机500的动作模式而线圈3的接线状态被设定为最佳的状态,所以能够进行对于用户而言舒适的空气调节。
以上说明的各实施方式以及各变形例中的特征能够相互适当地组合。
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者变形。
Claims (25)
1.一种空气调节机,具备具有线圈的电动机,其中,所述空气调节机具备:
转换器,生成被施加到所述线圈的母线电压;
接线切换部,在Y接线与使所述线圈的线间电压比所述Y接线下降的三角形接线之间切换所述线圈的接线状态;
信号接收部,接收用于控制所述空气调节机的动作模式的动作模式信号;以及
控制装置,从所述信号接收部接收所述动作模式信号,根据所述动作模式信号来控制所述动作模式。
2.根据权利要求1所述的空气调节机,其中,
所述控制装置根据所述动作模式信号来控制所述接线切换部,从而控制所述动作模式。
3.根据权利要求1或者2所述的空气调节机,其中,
所述控制装置根据所述动作模式信号来控制所述转换器,从而控制所述动作模式。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的空气调节机,其中,
所述控制装置以使所述母线电压维持为恒定直至所述动作模式被变更为止的方式控制所述转换器。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的空气调节机,其中,
所述线圈为3相线圈,
所述Y接线为所述3相线圈以Y接线方式被接线的状态,所述三角形接线为所述3相线圈以三角形接线方式被接线的状态。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的空气调节机,其中,
所述线圈为以Y接线方式或者以三角形接线方式被接线的3相线圈,
所述Y接线为所述3相线圈针对每个相串联地被接线的状态,
所述三角形接线为所述3相线圈针对每个相并联地被接线的状态。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的空气调节机,其中,
在所述动作模式为弱制冷除湿模式时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述Y接线的方式控制所述接线切换部,以使所述母线电压维持为恒定的方式控制所述转换器。
8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的空气调节机,其中,
在所述动作模式为送风模式时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述Y接线的方式控制所述接线切换部,以使所述母线电压维持为恒定的方式控制所述转换器。
9.根据权利要求1至6中的任意一项所述的空气调节机,其中,
在所述动作模式为弱运转模式时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述Y接线的方式控制所述接线切换部,以使所述母线电压维持为恒定的方式控制所述转换器。
10.根据权利要求1至6中的任意一项所述的空气调节机,其中,
在所述动作模式为节电模式时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述Y接线的方式控制所述接线切换部,以使所述母线电压维持为恒定的方式控制所述转换器。
11.根据权利要求1至6中的任意一项所述的空气调节机,其中,
在所述动作模式为再热除湿模式时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述三角形接线的方式控制所述接线切换部,以使所述母线电压升压的方式控制所述转换器。
12.根据权利要求1至6中的任意一项所述的空气调节机,其中,
在所述动作模式为衣服干燥模式时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述三角形接线的方式控制所述接线切换部,以使所述母线电压升压的方式控制所述转换器。
13.根据权利要求1至6中的任意一项所述的空气调节机,其中,
在所述动作模式为强运转模式时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述三角形接线的方式控制所述接线切换部,以使所述母线电压升压的方式控制所述转换器。
14.根据权利要求1至6中的任意一项所述的空气调节机,其中,
所述空气调节机还具备检测室内温度的温度传感器,
所述信号接收部接收表示所述空气调节机的设定温度的设定温度信号,
在由所述温度传感器检测到的所述室内温度与所述设定温度之差为3℃以上时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述三角形接线的方式控制所述接线切换部,以使从所述转换器输出的母线电压升压的方式控制所述转换器。
15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的空气调节机,其中,
所述控制装置根据与所述动作模式关联起来的所述电动机的最大转速和预先决定的阈值来控制所述接线切换部以及所述转换器。
16.根据权利要求15所述的空气调节机,其中,
在所述最大转速比预先决定的第1阈值小时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述Y接线的方式控制所述接线切换部。
17.根据权利要求15或者16所述的空气调节机,其中,
在所述最大转速比所述第1阈值大且比预先决定的第2阈值小时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述Y接线的方式控制所述接线切换部,以使所述母线电压升压的方式控制所述转换器。
18.根据权利要求15至17中的任意一项所述的空气调节机,其中,
在所述最大转速比所述第2阈值大且比预先决定的第3阈值小时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述三角形接线的方式控制所述接线切换部。
19.根据权利要求18所述的空气调节机,其中,
在所述最大转速比所述第3阈值大时,所述控制装置以使所述线圈的接线状态成为所述三角形接线的方式控制所述接线切换部,以使所述母线电压升压的方式控制所述转换器。
20.一种空调***,具备:
空气调节机;以及
通信装置,将用于控制所述空气调节机的动作模式的动作模式信号发送到所述空气调节机,
所述空气调节机具有:
电动机,具有线圈;
转换器,生成被施加到所述线圈的母线电压;
接线切换部,在Y接线与使所述线圈的线间电压比所述Y接线下降的三角形接线之间切换所述线圈的接线状态;
信号接收部,接收用于控制所述空气调节机的动作模式的动作模式信号;以及
控制装置,从所述信号接收部接收所述动作模式信号,根据所述动作模式信号来控制所述动作模式。
21.根据权利要求20所述的空调***,其中,
所述通信装置为远程控制器、个人计算机、服务器计算机或者智能手机。
22.根据权利要求20或者21所述的空调***,其中,
所述通信装置具有用于输入所述动作模式的输入装置。
23.根据权利要求20至22中的任意一项所述的空调***,其中,
所述通信装置具有用于显示所述动作模式的显示器。
24.一种空气调节机的控制方法,所述空气调节机具备具有线圈的电动机,其中,所述空气调节机的控制方法具备:
接收用于控制所述空气调节机的动作模式的动作模式信号的步骤;以及
根据所述动作模式信号来控制所述线圈的接线状态的步骤。
25.根据权利要求24所述的空气调节机的控制方法,其中,
所述空气调节机的控制方法还具备根据所述动作模式信号来控制被施加到所述线圈的母线电压的步骤。
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