WO2018078839A1 - 電動機駆動装置及び空気調和機 - Google Patents

電動機駆動装置及び空気調和機 Download PDF

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啓介 植村
崇 山川
憲嗣 岩崎
有澤　浩一
厚司 土谷
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric motor drive device for driving an electric motor and an air conditioner including an electric motor drive device for driving an electric motor for a compressor.
  • the cooling capacity and heating capacity of the air conditioner can be adjusted by the rotation speed of the compressor motor. For example, when starting the air conditioner, the motor is rotated at high speed to perform rapid cooling operation or rapid heating operation, and after the room temperature reaches the required temperature, the motor is rotated at low speed to perform energy saving operation. In general, since the energy saving operation time is long, it is desirable to use a highly efficient electric motor at low speed rotation in order to reduce annual power consumption. In order to increase the maximum capacity of cooling and heating, it is desirable to use an electric motor that can rotate at high speed.
  • a permanent magnet type motor having a permanent magnet in a rotor is widely used for high efficiency, and a motor driving device having an inverter is widely used as a device for driving the motor. is doing.
  • the permanent magnet type motor if the number of stator windings is increased, the permanent magnet type motor can be operated with a small current, the inverter loss associated with the current is reduced, and a highly efficient operation is possible.
  • the induced voltage increases, so the motor voltage governed by the induced voltage reaches the maximum output voltage of the inverter at a low rotational speed and operates at a rotational speed higher than that. I can't.
  • a permanent magnet type electric motor that can be operated at a high speed and a permanent magnet type electric motor that can be operated at a high speed and a low efficiency are low.
  • an electric motor drive device including a connection switching unit that switches a stator winding of an electric motor that receives a drive voltage supplied from an inverter to a star connection and a delta connection has been proposed (for example, , See Patent Document 1).
  • JP 2006-246694 A (Claim 1, paragraphs 0016 to 0020, 0047 to 0048, FIG. 1, FIG. 2, FIG. 7)
  • the electric motor drive device described in Patent Document 1 does not take into consideration the power consumption required to maintain the state of the mechanical switch of the connection switching unit, and is particularly efficient at low speed rotation with a long operation time. In some cases, it was insufficient.
  • An object of the present invention is to provide an electric motor drive device that can drive an electric motor at a high speed rotation and can drive an electric motor at a low speed rotation with high efficiency, and air that can achieve both high cooling / heating capability and an operation with high energy saving effect. It is to provide a harmony machine.
  • An electric motor driving apparatus is an electric motor driving apparatus that drives an electric motor having a stator winding, and is based on energization or non-energization of an excitation current and a mechanical switch connected to the stator winding.
  • An excitation coil that opens and closes the mechanical switch, and the connection state of the stator winding is different from the first connection state and the second connection state by opening and closing the mechanical switch. It comprises a connection switching section that switches to either one and an inverter that supplies an AC drive voltage to the stator winding.
  • An air conditioner is an air conditioner including an electric motor having a stator winding, a compressor driven by the electric motor, and an electric motor driving device that drives the electric motor,
  • the motor driving device includes a mechanical switch connected to the stator winding and an excitation coil that opens and closes the mechanical switch by energizing or de-energizing an exciting current, and the fixing is performed by opening and closing the mechanical switch.
  • a connection switching unit that switches the connection state of the child winding to either the first connection state or the second connection state different from the first connection state; an inverter that supplies an AC drive voltage to the stator winding; It comprises.
  • the electric motor drive device of the present invention since the connection state of the stator winding can be appropriately switched by opening and closing the mechanical switch, the electric motor can be driven at a high speed rotation, and the electric motor can be driven at a low speed rotation. It can be driven with high efficiency.
  • the electric motor driving device of the present invention it is possible to reduce the power consumed by appropriately controlling the energization of the exciting coil that opens and closes the mechanical switch, and the energy saving performance can be improved.
  • the air conditioner of the present invention has the above-described electric motor drive device, it is possible to achieve both high air-conditioning / heating capacity by high-speed rotation of the compressor motor and energy-saving operation of the compressor motor.
  • FIG. (A) and (B) is a figure which shows a star connection and a delta connection. It is sectional drawing which shows schematically the internal structure of the electric motor shown by FIG.1 and FIG.2.
  • (A) to (C) are diagrams showing a U-phase winding connected in series, a V-phase winding connected in series, and a W-phase winding connected in series.
  • FIG.1 and FIG.2 are diagrams showing a U-phase winding connected in parallel, a V-phase winding connected in parallel, and a W-phase winding connected in parallel.
  • FIG.1 and FIG.2 is a figure which shows the relay of the connection switching part in the electric motor drive device shown by FIG.1 and FIG.2. It is a figure which shows the example of the opening / closing state of the relay in the connection switching part shown by FIG.1 and FIG.2 in a table format. It is a figure which shows schematically the structure (in the case of star connection) of the electric motor drive device which concerns on Embodiment 2 of this invention. It is a figure which shows schematically the structure (in the case of a delta connection) of the electric motor drive device which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. (A) And (B) is a figure which shows the relay of the connection switching part in the electric motor drive device shown by FIG. (A) And (B) is a figure which shows the relay of the connection switching part in the electric motor drive device shown by FIG. It is a figure which shows the example of the opening / closing state of the relay in the connection switching part shown by FIG.9 and FIG.10 with a table format. It is a graph which shows the relationship between the rotation speed of an electric motor in case a connection state is a star connection and a delta connection, and the efficiency of an electric motor. It is a block diagram which shows the structure of the air conditioner which concerns on Embodiment 3 of this invention. 6 is a block diagram showing a control system of an air conditioner according to Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a timing chart showing an example of the operation of the air conditioner according to Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration (in the case of star connection) of an electric motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the electric motor drive device according to the first embodiment (in the case of delta connection).
  • 3A and 3B are diagrams showing a star connection (Y connection) and a delta connection ( ⁇ connection).
  • the electric motor drive device is connected to a converter 102 that converts an AC voltage supplied from an AC power source into a DC voltage, and has three phases, that is, U
  • U This is a device for driving an electric motor 2 having phase, V phase, and W phase stator windings.
  • the electric motor drive device includes an open winding (first open winding) U, an open winding (second open winding) V, and an open winding that are direct current voltages. (Third open winding)
  • the inverter 1 that converts the AC drive voltage to be supplied to the W, the open winding U, the open winding V, and the open winding W are connected in the first connection state and the first connection state.
  • a connection switching unit 3 for switching to one of the second connection states different from the one connection state, and a control unit 6 for controlling the inverter 1 and the connection switching unit 3 are provided.
  • the electric motor drive device may include a converter 102.
  • the first connection state is a star connection state in which neutral points are connected to each other by the connection switching unit 3 (FIG. 3A), and the second connection state is a delta connection state. State (FIG. 3B).
  • the number of phases of the stator winding of the electric motor 2 is not limited to three phases, and may be two phases or four or more phases.
  • the open winding U includes a winding terminal (first winding terminal) 2u_1 connected to the U-phase output terminal of the inverter 1 and a winding terminal (second winding terminal) connected to the connection switching unit 3. ) 2u_2.
  • the open winding V includes a winding terminal (third winding terminal) 2v_1 connected to the V-phase output terminal of the inverter 1 and a winding terminal (fourth winding terminal) connected to the connection switching unit 3. ) 2v_2.
  • the open winding W includes a winding terminal (fifth winding terminal) 2w_1 connected to the W-phase output terminal of the inverter 1 and a winding terminal (sixth winding terminal) connected to the connection switching unit 3. ) 2w_2.
  • the inverter 1 includes a MOS transistor (MOSFET: Metal-Oxide-Semiconductor Field-) that is a switch connected in series between power supply lines 18 and 19 to which a DC voltage is supplied.
  • MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field-
  • Transistors 15a and 16a and a capacitor 17 connected between power supply lines 18 and 19 are included.
  • the power supply lines 18 and 19 are buses to which a DC voltage output from the converter 102 that converts an AC voltage into a DC voltage is supplied.
  • the U-phase output terminal of the inverter 1 is connected to a node between the MOS transistors 11a and 12a, and the V-phase output terminal of the inverter 1 is connected to a node between the MOS transistors 13a and 14a.
  • the output terminal of the phase is connected to a node between the MOS transistors 15a and 16a.
  • the MOS transistors 11a, 12a, 13a, 14a, 15a, 16a are turned on (conducted between the source and drain) or turned off according to the inverter drive signal output from the control unit 6, that is, the gate control signal of the MOS transistor. (Non-conduction between source and drain).
  • the inverter 1 has parasitic diodes 11b, 12b, 13b, 14b, 15b and 16b as diodes connected in parallel to the MOS transistors 11a, 12a, 13a, 14a, 15a and 16a, respectively.
  • the configuration of the inverter 1 is not limited to the configuration shown in FIGS. 1 and 2.
  • connection switching unit 3 is a mechanical switch (for example, a selection switch shown in FIGS. 7A and 7B described later), that is, a relay (first relay). 31, a relay (second relay) 32, and a relay (third relay) 33.
  • the number of relays in the connection switching unit 3 is equal to or greater than the number of open winding phases of the stator winding.
  • the relay 31 includes a first terminal (contact) 31 a connected to the V-phase output terminal of the inverter 1, a fifth terminal (contact) 32 b of a relay 32 described later, and an eighth terminal (contact) of the relay 33.
  • the second terminal (contact point) 31b connected to 33b and the winding terminal 2u_2 of the open winding U are electrically connected to either the first terminal 31a or the second terminal 31b through the switch movable portion 31e.
  • a third terminal 31c connected to each other.
  • the relay 32 has a fourth terminal (contact) 32 a connected to the W-phase output terminal of the inverter 1, a second terminal 31 b of the relay 31, and a fifth terminal connected to the eighth terminal 33 b of the relay 33.
  • Terminal 32c Terminal 32c.
  • the relay 33 includes a seventh terminal (contact) 33 a connected to the U-phase output terminal of the inverter 1, an eighth terminal connected to the second terminal 31 b of the relay 31, and a fifth terminal 32 b of the relay 32.
  • a ninth terminal connected to the terminal (contact) 33b and the winding terminal 2w_2 of the open winding W and electrically connected to either the seventh terminal 33a or the eighth terminal 33b through the switch movable portion 33e. 33c.
  • connection switching unit 3 is based on a connection switching signal output from the control unit 6 (for example, an excitation switch control signal for switching excitation and non-excitation of excitation coils shown in FIGS. 7A and 7B described later).
  • a connection switching signal output from the control unit 6 for example, an excitation switch control signal for switching excitation and non-excitation of excitation coils shown in FIGS. 7A and 7B described later.
  • connection switching signal is, for example, a control signal for instructing on or off of an excitation switch for switching excitation (energization) and non-excitation (non-energization) of an excitation coil shown in FIGS. 7A and 7B described later. It is.
  • the connection switching signal is, for example, a control signal for an excitation switch that switches excitation and non-excitation of the excitation coil shown in FIGS. 7A and 7B described later.
  • the connection switching unit 3 connects the second terminal 31b and the third terminal 31c through the switch movable unit 31e in the relay 31, and the fifth terminal 32b and the sixth terminal 32c through the switch movable unit 32e in the relay 32. Are connected to each other, and the eighth terminal 33b and the ninth terminal 33c are connected to each other through the switch movable portion 33e in the relay 33, so that the connection state of the stator winding of the electric motor 2 is Switch to the star connection (FIG. 3A), which is the first connection state in which the sex points are connected to each other.
  • connection switching unit 3 connects the first terminal 31a and the third terminal 31c through the switch movable unit 31e in the relay 31, and the fourth terminal 32a and the sixth terminal through the switch movable unit 32e in the relay 32.
  • the connection state is the delta connection which is the second connection state (FIG. 3 ( B)).
  • the control unit 6 selects the star connection by de-energizing the excitation coils of the relays 31 to 33, and the operation mode in which the ratio is low. Then, it is desirable from the viewpoint of reducing power consumption to select the delta connection by exciting the exciting coils of the relays 31 to 33.
  • the relays 31, 32, and 33 are described as different and independent structures. However, the relays 31, 32, and 33 operate the three switch movable portions 31e, 32e, and 33e at the same time. One relay may be used.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of the electric motor 2 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the electric motor 2 is a permanent magnet type electric motor in which a permanent magnet 26 is embedded in a rotor 25.
  • the electric motor 2 includes a stator 21 and a rotor 25 that is disposed in a space on the center side of the stator 21 and is rotatably supported around a shaft.
  • An air gap is secured between the outer peripheral surface of the rotor 25 and the inner peripheral surface of the stator 21.
  • the air gap between the stator 21 and the rotor 25 is a gap of about 0.3 mm to 1 mm.
  • the rotor 25 is rotated by energizing the stator winding with a current having a frequency synchronized with the command rotational speed using the inverter 1 to generate a rotating magnetic field.
  • the windings U1 to U3, the windings V1 to V3, and the windings W1 to W3 are wound around the teeth portion 22 of the stator 21 in an concentrated manner through an insulating material.
  • the windings U1 to U3 correspond to the open winding U in FIG. 1
  • the windings V1 to V3 correspond to the open winding V in FIG. 1
  • the windings W1 to W3 correspond to the open winding W in FIG. It corresponds to.
  • the stator 21 shown in FIG. 4 includes a plurality of divided cores, and a plurality of divided cores arranged in an annular shape by opening adjacent tooth portions 22 around a rotating shaft 23 that connects adjacent divided cores.
  • a state where the plurality of divided cores are closed can be changed to a plurality of divided cores arranged in a straight line (a state where the plurality of divided cores are opened).
  • the winding process can be performed in a state where the plurality of divided cores are arranged in a straight line and the plurality of teeth portions 22 are spaced apart from each other, simplifying the winding process and improving the winding quality (for example, Improvement of space factor).
  • a slit 27 is disposed in the outer peripheral core portion of the permanent magnet 26.
  • the slit 27 has a function of weakening the influence of the armature reaction generated by the current of the stator winding and reducing the superposition of harmonics on the magnetic flux distribution.
  • gas vent holes 24 and 28 are provided in the iron core of the stator 21 and the iron core of the rotor 25. The gas vent holes 24 and 28 serve as a cooling action for the electric motor 2, a refrigerant gas passage, or an oil return passage.
  • the electric motor 2 shown in FIG. 4 has a concentrated winding structure in which the ratio of the number of magnetic poles to the number of slots is 2: 3.
  • the electric motor 2 includes a rotor having a six-pole permanent magnet and a stator 21 having nine slots (9 teeth portions). That is, since the electric motor 2 is a six-pole electric motor having six permanent magnets 26, a structure having windings in three teeth portions (three slots) per phase is adopted. In the case of a four-pole motor, the number of teeth (slots) is six, and it is desirable to employ a structure in which two teeth are wound per phase. In the case of an 8-pole electric motor, the number of teeth portions is 12, and it is desirable to employ a structure having windings in four teeth portions per phase.
  • a circulating current flows in the winding of the electric motor 2 and the performance of the electric motor 2 may be reduced.
  • the circulating current flows due to the third harmonic of the induced voltage of the winding of each phase, and in the case of concentrated winding in which the ratio of the number of magnetic poles to the number of slots is 2: 3, the winding and the permanent magnet If there is no influence of magnetic saturation or the like, the third harmonic is not generated in the induced voltage.
  • the ratio of the number of magnetic poles to the number of slots is configured by concentrated winding of 2: 3.
  • the number of magnetic poles, the number of slots, and the winding method are appropriately determined according to the required motor size, characteristics (rotation speed, torque, etc.), voltage specifications, slot cross-sectional area You can choose. Further, the structure of the electric motor to which the present invention is applicable is not limited to that shown in FIG.
  • FIGS. 5A to 5C show examples of the windings shown in FIG. 3, and windings U1, U2, U3 connected in series and windings V1, V2, connected in series. V3 and windings W1, W2, W3 connected in series are shown.
  • FIGS. 6A to 6C show another example of the winding shown in FIG. 3, and windings U1, U2, and U3 connected in parallel and windings V1, V1 connected in parallel are shown. V2, V3 and windings W1, W2, W3 connected in parallel are shown.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams showing the relays 31, 32, and 33 of the connection switching unit 3 in the electric motor driving device shown in FIGS. Since the relays 31, 32, and 33 have the same configuration and perform the same operation, the configuration of the relay 31 will be described in detail, and the description of the configuration and operation of the relays 32 and 33 will be partially omitted.
  • an excitation unit including a power supply 50, an excitation coil 51a, and an excitation switch 51b is provided.
  • the excitation unit enters a non-excitation state in which an excitation current does not flow through the excitation coil 51a by opening (turning off) the excitation switch 51b, and excitation from the power supply 50 to the excitation coil 51a by closing (on) the excitation switch 51b.
  • An electric current flows, and an excitation state is generated in which excitation is generated in the excitation coil 51a.
  • the exciting coil 51a is disposed at a position adjacent to the first terminal 31a of the relay 31, and the second terminal 31b is disposed at a position farther from the first terminal 31a.
  • the relay 31 includes a first terminal 31a connected to the output terminal of the inverter 1, a second terminal 31b, and a third terminal 31c connected to the winding terminal 2u_2 of the open winding U, as well as a switch It has a movable part 31e.
  • the switch movable portion 31e has one end (first end) connected to the third terminal 31c and the other end (second end) of the first terminal 31a and the second terminal 31b depending on the state of the excitation switch. Electrically connected to either.
  • the relay 31 is in a non-excited state where the exciting switch 51b is opened (off) and no exciting current is passed through the exciting coil 51a.
  • the second terminal 31b and the third terminal 31c are electrically connected to the terminal 31b.
  • the relay 31 closes (turns on) the excitation switch 51b and supplies the excitation current from the power source 50 to the excitation coil 51a. Is attracted by the excitation generated by the excitation coil 51a, and the other end of the switch movable part 31e approaches the first terminal 31a from the second terminal 31b, and is connected to the first terminal 31a and connected to the first terminal 31a by the first switch movable part 31e.
  • the terminal 31a and the third terminal 31c are electrically connected.
  • the relay 32 is connected to the fourth terminal 32a connected to the output terminal of the inverter 1, the fifth terminal 32b connected to the second terminal 31b, and the winding terminal 2v_2 of the open winding V. It has the 6th terminal 32c electrically connected to either the 4th terminal 32a and the 5th terminal 32b by the movable part 32e.
  • the relay 32 is connected to the fifth terminal 32b by the switch movable portion 32e in a non-excitation state in which the excitation switch 52b is opened (off) and no excitation current flows through the excitation coil 52a.
  • the sixth terminal 32c is electrically connected.
  • the relay 32 is operated by the switch movable portion 32e in the excitation state in which the excitation switch 52b is closed (on) and the excitation current is supplied from the power source 50 to the excitation coil 52a.
  • the terminal 32a and the sixth terminal 32c are electrically connected.
  • the relay 33 is connected to the seventh terminal 33a connected to the inverter 1, the eighth terminal 33b connected to the second terminal 31b and the fifth terminal 32b, and the winding terminal 2w_2 of the open winding W. And a ninth terminal 33c electrically connected to either the seventh terminal 33a or the eighth terminal 33b by the switch movable portion 33e.
  • the relay 33 in the non-excitation state where the excitation switch 53b is opened (off) and no excitation current flows through the excitation coil 53a, the relay 33 is connected to the eighth terminal 33b by the switch movable portion 33e.
  • the ninth terminal 33c is electrically connected.
  • the relay 33 closes (turns on) the excitation switch 53b, and in the excitation state in which the excitation current is supplied from the power source 50 to the excitation coil 53a, the relay movable unit 33e performs the seventh operation.
  • the terminal 33a and the ninth terminal 33c are electrically connected.
  • FIG. 8 is a table showing an example of an open state and a closed state between the terminals of the mechanical switches in the relays 31, 32, and 33 shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B).
  • the relays 31, 32, and 33 have the same configuration, and the excitation switches 51 b, 52 b, and 53 b are similarly operated based on the connection switching signal output from the control unit 6, and the relays 31, 32, and 33 are connected.
  • the switch movable parts 31e, 32e, 33e are operated in the same manner.
  • the connection switching unit 3 opens (turns off) the excitation switches 51b, 52b, and 53b and passes the excitation current through the excitation coils 51a, 52a, and 53a.
  • the switch movable part 31e closes (connects) the second terminal 31b and the third terminal 31c, and the switch movable part 32e connects the fifth terminal 32b and the sixth terminal 32c.
  • the connection state of the stator winding is the first connection. It can be switched to the star connection which is the state.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the second terminal 31b and the third terminal 31c through the switch movable portion 31e that connects the second terminal 31b and the third terminal 31c.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the fifth terminal 32b and the sixth terminal 32c through the switch movable part 32e that connects the fifth terminal 32b and the sixth terminal 32c.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the eighth terminal 33b and the ninth terminal 33c through the switch movable portion 33e that connects the eighth terminal 33b and the ninth terminal 33c.
  • the connection switching unit 3 closes (turns on) the excitation switches 51b, 52b, and 53b and causes the excitation coils 51a, 52a, and 53a to flow.
  • the first terminal 31a and the third terminal 31c are closed (connected) by the switch movable part 31e
  • the fourth terminal 32a and the sixth terminal 32c are closed by the switch movable part 32e.
  • the connection state of the stator winding is changed to the second state. It is possible to switch to a delta connection which is a connection state.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the first terminal 31a and the third terminal 31c through the switch movable portion 31e that connects the first terminal 31a and the third terminal 31c.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the fourth terminal 32a and the sixth terminal 32c through the switch movable part 32e that connects the fourth terminal 32a and the sixth terminal 32c.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the seventh terminal 33a and the ninth terminal 33c through the switch movable portion 33e that connects the seventh terminal 33a and the ninth terminal 33c.
  • connection timing switching timing will be described in a third embodiment to be described later.
  • the states of the switch movable portions 31e, 32e, and 33e of the relays 31, 32, and 33 that are mechanical switches included in the connection switching portion 3 are changed.
  • the connection state of the stator winding can be appropriately switched by switching the excitation coils 51a, 52a, 53a by excitation or non-excitation. For this reason, the electric motor 2 can be driven at high speed rotation by the delta connection, and the electric motor 2 can be driven at high efficiency by low speed rotation by the star connection.
  • the excitation coils 51a, 52a, 53a are in a non-excitation state in the star connection with high efficiency at low speed rotation. . Therefore, when the electric motor drive device according to the first embodiment is used to drive the electric motor for the compressor of the air conditioner, the excitation coils 51a, 52a, 53a are excited during low-speed rotation that is assumed to have a long operation time. Is unnecessary, and power consumption can be reduced.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing the configuration (in the case of star connection) of the electric motor drive device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration (in the case of delta connection) of the electric motor drive device according to the second embodiment.
  • 9, components that are the same as or correspond to the components shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as those shown in FIG.
  • the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are given to the same or corresponding elements as those shown in FIG.
  • the motor drive device according to the second embodiment is different from the motor drive device according to the first embodiment in the configuration of the connection switching unit 4 and the connection switching signal output from the control unit 7. Except for these points, the electric motor drive device according to the second embodiment is the same as the electric motor drive device according to the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
  • the electric motor driving device is a device for driving the electric motor 2 having a three-phase stator winding.
  • the electric motor drive device according to Embodiment 2 is different from the first connection state and the first connection state in the connection state of the inverter 1 and the open winding U, the open winding V, and the open winding W.
  • a connection switching unit 4 that switches to one of the connection states and a control unit 7 that controls the inverter 1 and the connection switching unit 4 are provided.
  • the first connection state is a star connection state in which neutral points are connected to each other by the connection switching unit 4, and the second connection state is a delta connection state.
  • connection switching unit 4 is a mechanical switch (for example, an open / close switch shown in FIGS. 11A and 11B and FIGS. 12A and 12B described later). That is, a relay (first relay) 41, a relay (second relay) 42, a relay (third relay) 43, a relay (fourth relay) 44, and a relay (fifth relay). 45 and a relay (sixth relay) 46.
  • a relay (first relay) 41 for example, a relay (second relay) 42, a relay (third relay) 43, a relay (fourth relay) 44, and a relay (fifth relay). 45 and a relay (sixth relay) 46.
  • the relay 41 includes a first terminal 41a connected to the output terminal of the inverter 1, a second terminal 41b connected to the winding terminal 2u_2 of the open winding U, a first terminal 41a, and a second terminal.
  • the switch movable part 41e which can connect 41b is provided.
  • the relay 42 is a switch that can connect the third terminal 42a, the fourth terminal 42b connected to the winding terminal 2u_2 of the open winding U, and the third terminal 42a and the fourth terminal 42b. And a movable portion 42e.
  • the relay 43 includes a fifth terminal 43a connected to the output terminal of the inverter 1, a sixth terminal 43b connected to the winding terminal 2v_2 of the open winding V, a fifth terminal 43a, and a sixth terminal. 43b, and a switch movable portion 43e that can be connected to 43b.
  • the relay 44 includes a seventh terminal 44a connected to the third terminal 42a, an eighth terminal 44b connected to the winding terminal 2v_2 of the open winding V, a seventh terminal 44a, and an eighth terminal.
  • the switch movable part 44e which can connect 44b is provided.
  • the relay 45 includes a ninth terminal 45a connected to the output terminal of the inverter 1, a tenth terminal 45b connected to the winding terminal 2w_2 of the open winding W, a ninth terminal 45a, and a tenth terminal.
  • the switch movable part 45e which can connect 45b is provided.
  • the relay 46 includes an eleventh terminal 46a connected to the third terminal 42a and the seventh terminal 44a, a twelfth terminal 46b connected to the winding terminal 2w_2 of the open winding W, and an eleventh terminal. 46a and a twelfth terminal 46b.
  • the movable switch portion 46e can be connected to the twelfth terminal 46b.
  • connection switching unit 4 opens the first terminal 41a and the second terminal 41b and opens the fifth terminal 43a and the sixth terminal 43b.
  • the ninth terminal 45a and the tenth terminal 45b are opened, the third terminal 42a and the fourth terminal 42b are closed by the switch movable portion 42e, and the seventh terminal 44a And the eighth terminal 44b are closed by the switch movable portion 44e, and the space between the eleventh terminal 46a and the twelfth terminal 46b is closed by the switch movable portion 46e.
  • connection switching unit 4 closes the space between the first terminal 41a and the second terminal 41b by the switch movable unit 41e, and the fifth terminal 43a and the sixth terminal.
  • 43b is closed by the switch movable portion 43e
  • the ninth terminal 45a and the tenth terminal 45b are closed by the switch movable portion 45e
  • the third terminal 42a and the fourth terminal 42b Between the seventh terminal 44a and the eighth terminal 44b and an open state between the eleventh terminal 46a and the twelfth terminal 46b.
  • the connection state of the winding can be switched to the delta connection (FIG. 3B) which is the second connection state.
  • relays 41 to 46 show the six relays 41 to 46 as different and independent configurations, the relays 41 to 46 operate the three switch movable parts 41e, 43e, and 45e at the same time.
  • the relays may be relays that simultaneously operate the three switch movable parts 42e, 44e, and 46e, and the number of relays may be other than six.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams showing relays 41 to 46 of the connection switching unit 4 in the electric motor driving device shown in FIG. 12A and 12B are diagrams showing relays 41 to 46 of connection switching unit 4 in the electric motor drive device shown in FIG.
  • FIG. 13 is a table showing an example of an open state and a closed state between terminals in the relays 41 to 46 shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B) and FIGS. 12 (A) and 12 (B).
  • the relays 41, 43, 45 have the same configuration, and the excitation switches 61 b, 63 b, 65 b are similarly operated based on the connection switching signal output from the control unit 7, so that the relays 41, 43, 45
  • the switch movable parts 41e, 43e, 45e are operated in the same manner.
  • the relays 42, 44, 46 have the same configuration, and the excitation switches 62 b, 64 b, 66 b are similarly operated based on the connection switching signal output from the control unit 7, and the relays 42, 44, 46 switch movable parts 42e, 44e, 46 are operated similarly.
  • the relay 41 includes a first terminal 41a connected to the output terminal of the inverter 1 and a first terminal connected to the winding terminal 2u_2 of the open winding U.
  • the terminal 41b is opened (disconnected state), and when the exciting coil 61a is in the excited state, the switch movable unit 41e is closed (connected state). be able to.
  • the relay 42 is connected to the third terminal 42a connected to the output terminal of the inverter 1 and the winding terminal 2u_2 of the open winding U. 4 is closed (connected) by the switch movable portion 42e when the exciting coil 62a is in a non-excited state, and is opened (not connected) when the exciting coil 62a is in an excited state. be able to.
  • the relay 43 includes a fifth terminal 43a connected to the output terminal of the inverter 1 and a first terminal connected to the winding terminal 2v_2 of the open winding V. 6 is opened (disconnected state) when the exciting coil 63a is in a non-excited state, and is closed (connected state) by the switch movable portion 43e when the exciting coil 63a is in an excited state. be able to.
  • the relay 44 is connected to the seventh terminal 44a connected to the output terminal of the inverter 1 and the winding terminal 2v_2 of the open winding V. 8 terminal 44b is closed (connected) by the switch movable portion 44e when the exciting coil 64a is in a non-excited state, and is opened (not connected) when the exciting coil 64a is in an excited state. be able to.
  • the relay 45 is connected to the ninth terminal 45a connected to the output terminal of the inverter 1 and the winding terminal 2w_2 of the open winding W.
  • the exciting coil 65a is in the non-excited state
  • the terminal 10b is opened (disconnected state), and when the exciting coil 65a is in the excited state, it is closed (connected state) by the switch movable portion 45e. be able to.
  • the relay 46 is connected to the eleventh terminal 46a connected to the output terminal of the inverter 1 and the winding terminal 2w_2 of the open winding W.
  • the switch movable portion 46e is closed (connected) when the exciting coil 66a is in a non-excited state, and is opened (not connected) when the exciting coil 66a is in an excited state. be able to.
  • the connection switching unit 4 has exciting coils 61a, 62a in which the excitation switches 61b, 62b, 63b, 64b, 65b are opened (off). 63a, 64a, 65a, 66a in the non-excited state, the switch movable part 42e closes (connects) the third terminal 42a and the fourth terminal 42b, and the switch movable part 44e The terminal 44a and the eighth terminal 44b are closed (connected), and the eleventh terminal 46a and the twelfth terminal 46b are closed (connected) by the switch movable portion 46e.
  • the connection state of the stator winding can be switched to the star connection which is the first connection state.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the third terminal 42a and the fourth terminal 42b through the switch movable portion 42e that connects the third terminal 42a and the fourth terminal 42b.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the seventh terminal 44a and the eighth terminal 44b through the switch movable portion 44e that connects the seventh terminal 44a and the eighth terminal 44b.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the eleventh terminal 46a and the twelfth terminal 46b through the switch movable portion 46e connecting the eleventh terminal 46a and the twelfth terminal 46b.
  • the connection switching unit 4 includes excitation coils 61a, 62a in which the excitation switches 61b, 62b, 63b, 64b, 65b are closed (on). 63a, 64a, 65a, and 66a, the switch movable portion 41e closes (connects) the first terminal 41a and the second terminal 41b, and the switch movable portion 43e The terminal 43a and the sixth terminal 43b are closed (connected), and the switch movable unit 45e is used to close (connect) the ninth terminal 45a and the tenth terminal 45b.
  • the connection state of the stator winding can be switched to the delta connection which is the second connection state.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the first terminal 41a and the second terminal 41b through the switch movable portion 41e that connects the first terminal 41a and the second terminal 41b.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the fifth terminal 43a and the sixth terminal 43b through the switch movable portion 43e that connects the fifth terminal 43a and the sixth terminal 43b.
  • the current supplied from the inverter 1 flows between the ninth terminal 45a and the tenth terminal 45b through the switch movable part 45e connecting the ninth terminal 45a and the tenth terminal 45b.
  • the switching time of the mechanical switch of the connection switching unit 4 is usually several hundreds of milliseconds, for example, the operation of the electric motor 2 is stopped in order to switch the connection state (in the case of an air conditioner, it is driven by the electric motor). The operation of the compressor is stopped), and the connection state switching operation is performed within this stop period.
  • the switch movable parts 41e, 42e, 43e, 44e, 45e, and the relays 41 to 46 which are mechanical switches included in the connection switching part 4, are provided.
  • the state of 46e can be switched by exciting or non-exciting the exciting coils 61a, 62a, 63a, 64a, 65a, 66a, and the connection state of the stator windings can be switched appropriately.
  • the electric motor 2 can be driven at high speed rotation by delta connection, and the electric motor 2 can be driven at high efficiency by low speed rotation by star connection.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the electric motor 2 and the efficiency of the electric motor 2 when the connection state is a star connection and a delta connection.
  • the horizontal axis of FIG. 14 shows the rotational speed of the electric motor 2
  • the vertical axis of FIG. 14 shows the efficiency of the electric motor 2 (ratio of mechanical output to input power).
  • the efficiency of the electric motor 2 when the connection state is the star connection is good in a low speed (light load) region where the rotational speed of the electric motor 2 is small, but a high speed where the rotational speed of the electric motor 2 is large ( It decreases in the overload area.
  • the efficiency of the electric motor 2 when the connection state is the delta connection is inferior to that of the star connection in the low speed (light load) region, but is improved in the high speed (overload) region. Therefore, the star connection is more efficient in the low speed (light load) region, but the delta connection is more efficient in the high speed (overload) region. Therefore, it is desirable to switch to an efficient connection state at the switching point shown in FIG.
  • the excitation coils 61a, 62a, 63a, 64a, 65a and 66a are in a non-excited state. Therefore, when the electric motor drive device according to the second embodiment is used for driving an electric motor for a compressor of an air conditioner, the excitation coils 61a, 62a, 63a, and 64a are operated at a low speed when the operation time is assumed to be long. , 65a, 66a are not required to be excited, and power consumption can be reduced.
  • the number of wires connected to one relay is two, the number of wires connected to one relay is three. Compared to the case, the wiring (attachment process) in the circuit board having a limited area is easy, and the circuit board can be reduced.
  • FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the air conditioner 105 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the air conditioner 105 includes an indoor unit 105A installed indoors (within the space for air conditioning) and an outdoor unit 105B installed outdoors.
  • the indoor unit 105A and the outdoor unit 105B are connected by a pipe 140 through which the refrigerant flows.
  • the outdoor unit 105B includes a compressor 141 that compresses and discharges the refrigerant, a four-way valve (refrigerant flow switching valve) 142 that switches the flow direction of the refrigerant, and an outdoor heat exchanger 143 that performs heat exchange between the outside air and the refrigerant. And an expansion valve (decompression device) 144 that depressurizes the high-pressure refrigerant to a low pressure.
  • the compressor 141 is composed of, for example, a rotary compressor.
  • the indoor unit 105A includes an indoor heat exchanger 145 that performs heat exchange between room air and refrigerant.
  • the compressor 141, the four-way valve 142, the outdoor heat exchanger 143, the expansion valve 144, and the indoor heat exchanger 145 are connected by a pipe 140 to constitute a refrigerant circuit. These constitute a compression refrigeration cycle (compression heat pump cycle) in which the refrigerant is circulated by the compressor 141.
  • compression refrigeration cycle compression heat pump cycle
  • an indoor control device 150a is disposed in the indoor unit 105A, and an outdoor control device 150b is disposed in the outdoor unit 105B.
  • Each of the indoor control device 150a and the outdoor control device 150b has a control board on which various circuits for controlling the air conditioner 105 are formed.
  • the indoor control device 150a and the outdoor control device 150b are connected to each other by a communication cable 150c.
  • an outdoor blower fan 146 that is a blower is disposed so as to face the outdoor heat exchanger 143.
  • the outdoor blower fan 146 generates an air flow that passes through the outdoor heat exchanger 143 by rotation.
  • the outdoor blower fan 146 is constituted by a propeller fan, for example.
  • the outdoor air blower 146 has an outdoor heat exchanger 143 arranged in the air blowing direction (air flow direction).
  • the four-way valve 142 is controlled by the outdoor control device 150b and switches the direction in which the refrigerant flows.
  • the outdoor control device 150b switches the direction in which the refrigerant flows.
  • the gas refrigerant discharged from the compressor 141 is sent to the outdoor heat exchanger 143.
  • the four-way valve 142 is at the position indicated by the broken line in FIG. 15, the gas refrigerant discharged from the compressor 141 is sent to the indoor heat exchanger 145.
  • the expansion valve 144 is controlled by the outdoor control device 150b, and depressurizes the high-pressure refrigerant to a low pressure by changing the opening degree.
  • an indoor blower fan 147 which is a blower, is disposed so as to face the indoor heat exchanger 145.
  • the indoor blower fan 147 generates an air flow that passes through the indoor heat exchanger 145 by rotation.
  • the indoor blower fan 147 is configured by, for example, a cross flow fan.
  • the indoor blower fan 147 is disposed on the downstream side of the indoor heat exchanger 145 in the blowing direction.
  • the indoor unit 105A is provided with an indoor temperature sensor 154 as a temperature sensor that measures the indoor temperature Ta, which is the indoor air temperature (temperature to be air-conditioned), and sends the measured temperature information (information signal) to the indoor control device 150a. It has been.
  • the indoor temperature sensor 154 may be a temperature sensor used in a general air conditioner, or a radiation temperature sensor that detects a surface temperature of an indoor wall or floor.
  • the indoor unit 105A is also provided with a signal receiving unit 156 that receives an instruction signal transmitted from a user operation unit such as a remote controller 155 operated by the user.
  • the remote controller 155 is used by the user to instruct the air conditioner 105 to perform operation input (operation start and stop) or operation details (set temperature, wind speed, etc.).
  • the compressor 141 is driven by the electric motor 2 described in the first or second embodiment.
  • the electric motor 2 is configured integrally with a compression mechanism of the compressor 141.
  • the compressor 141 is configured to be able to change the operating rotational speed in the range of 20 rps to 120 rps during normal operation.
  • the rotational speed of the compressor 141 is controlled by the outdoor control device 150b according to a temperature difference ⁇ T between the current indoor temperature Ta obtained by the indoor temperature sensor 154 and the set temperature Ts set by the user with the remote controller 155.
  • the temperature difference ⁇ T is larger, the compressor 141 rotates at a higher speed, and the circulation amount of the refrigerant is increased.
  • the rotation of the indoor fan 147 is controlled by the indoor control device 150a.
  • the number of rotations of the indoor blower fan 147 can be switched to a plurality of stages (for example, three stages of “strong wind”, “medium wind”, and “weak wind”).
  • the rotational speed of the indoor fan 147 is switched according to the temperature difference ⁇ T between the measured indoor temperature Ta and the set temperature Ts.
  • the rotation of the outdoor fan 146 is controlled by the outdoor control device 150b.
  • the number of rotations of the outdoor fan 146 can be switched between a plurality of stages.
  • the rotational speed of the outdoor blower fan 146 is switched according to the temperature difference ⁇ T between the measured indoor temperature Ta and the set temperature Ts.
  • the indoor unit 105A is also provided with a left / right wind direction plate 148 and an up / down wind direction plate 149.
  • the basic operation of the air conditioner 105 is as follows. During the cooling operation, the four-way valve 142 is switched to the position indicated by the solid line, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 141 flows into the outdoor heat exchanger 143.
  • the outdoor heat exchanger 143 operates as a condenser.
  • the heat of heat condenses the refrigerant.
  • the refrigerant condenses to become a high-pressure and low-temperature liquid refrigerant, and adiabatically expands by the expansion valve 144 to become a low-pressure and low-temperature two-phase refrigerant.
  • the refrigerant that has passed through the expansion valve 144 flows into the indoor heat exchanger 145 of the indoor unit 5A.
  • the indoor heat exchanger 145 operates as an evaporator.
  • the heat is exchanged to evaporate the evaporation heat and evaporate, and the air thus cooled is supplied to the room.
  • the refrigerant evaporates to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant, and is compressed again by the compressor 41 into a high-temperature and high-pressure refrigerant.
  • the four-way valve 142 is switched to the position indicated by the dotted line, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 141 flows into the indoor heat exchanger 145.
  • the indoor heat exchanger 145 operates as a condenser.
  • the heat of the refrigerant is taken away by heat exchange. Thereby, the heated air is supplied indoors.
  • the refrigerant condenses into a high-pressure and low-temperature liquid refrigerant, and adiabatically expands at the expansion valve 144 to become a low-pressure and low-temperature two-phase refrigerant.
  • the refrigerant that has passed through the expansion valve 144 flows into the outdoor heat exchanger 143 of the outdoor unit 105B.
  • the outdoor heat exchanger 143 operates as an evaporator.
  • the heat is evaporated and evaporated by the refrigerant.
  • the refrigerant evaporates to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant, and is compressed again by the compressor 141 into a high-temperature and high-pressure refrigerant.
  • the indoor control device 150a and the outdoor control device 150b exchange information with each other via the communication cable 150c to control the air conditioner 105.
  • the indoor control device 150a and the outdoor control device 150b are collectively referred to as a control device 150.
  • the control device 150 corresponds to the control units 6 and 7 in the first and second embodiments.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a control system of the air conditioner 105.
  • the control device 150 is composed of, for example, a microcomputer.
  • the control device 150 includes an input circuit 151, an arithmetic circuit 152, and an output circuit 153.
  • the input circuit 151 receives an instruction signal received from the remote controller 155 by the signal receiver 156.
  • the instruction signal includes, for example, a signal for setting an operation input, an operation mode, a set temperature, an air volume, or an air direction.
  • the input circuit 151 also receives temperature information representing the room temperature detected by the room temperature sensor 154.
  • the input circuit 151 outputs the input information to the arithmetic circuit 152.
  • the arithmetic circuit 152 includes a CPU (Central Processing Unit) 157 and a memory 158.
  • the CPU 157 performs calculation processing and determination processing.
  • the memory 158 stores various setting values and programs used for controlling the air conditioner 105.
  • the arithmetic circuit 152 performs calculation and determination based on the information input from the input circuit 151 and outputs the result to the output circuit 153.
  • the output circuit 153 includes the compressor 141, the connection switching unit 160, the converter 102, the inverter 1, the compressor 141, the four-way valve 142, the expansion valve 144, the outdoor blower fan 146, the indoor Control signals are output to the blower fan 147, the left and right wind direction plates 148 and the up and down wind direction plates 149.
  • the connection switching unit 160 is the connection switching unit 3 of the first embodiment or the connection switching unit 4 of the second embodiment.
  • the control device 150 controls various devices such as the indoor unit 105A and the outdoor unit 105B.
  • each of the indoor control device 150a and the outdoor control device 150b is composed of a microcomputer.
  • a control device may be mounted only on one of the indoor unit 105A and the outdoor unit 105B to control various devices of the indoor unit 105A and the outdoor unit 105B.
  • the arithmetic circuit 152 analyzes the instruction signal input from the remote controller 155 via the input circuit 151, and calculates, for example, a temperature difference ⁇ T between the operation mode and the set temperature Ts and the room temperature Ta based on the analysis result.
  • the arithmetic circuit 152 controls the driving device 100 based on the temperature difference ⁇ T, thereby controlling the rotation speed of the electric motor 2 (that is, the rotation speed of the compressor 141).
  • the basic operation of the air conditioner 105 is as follows.
  • the control device 150 is activated by delta connection at the end of the previous operation.
  • the control device 150 drives the fan motors of the indoor blower fan 147 and the outdoor blower fan 146 as activation processing of the air conditioner 105.
  • control device 150 outputs a voltage switching signal to converter 102 that supplies a DC voltage (bus voltage) to inverter 1, and converts the bus voltage of converter 102 to a bus voltage (eg, 390 V) corresponding to the delta connection. Boost the pressure. Furthermore, the control device 150 activates the electric motor 2.
  • the control device 150 drives the electric motor 2 with a delta connection. That is, the rotation speed of the electric motor 2 is controlled by controlling the output voltage of the inverter 1. Further, the control device 150 obtains a temperature difference ⁇ T between the room temperature detected by the room temperature sensor 154 and the set temperature set by the remote controller 155, and the maximum allowable number of rotations (here) is determined according to the temperature difference ⁇ T. In this case, the rotational speed is increased to 130 rpm). Thereby, the refrigerant
  • control device 150 decreases the rotation speed of the electric motor 2 according to the temperature difference ⁇ T.
  • temperature difference ⁇ T decreases to a predetermined temperature near zero (however, greater than 0)
  • control device 150 operates electric motor 2 at an allowable minimum rotational speed (here, 20 rps).
  • the control device 150 stops the rotation of the electric motor 2 to prevent overcooling (or overheating). . As a result, the compressor 141 is stopped. Then, when the temperature difference ⁇ T becomes larger than 0 again, the control device 150 restarts the rotation of the electric motor 2.
  • control device 150 determines whether or not it is necessary to switch the stator winding from the delta connection to the star connection. That is, it is determined whether the connection state of the stator windings is delta connection and the temperature difference ⁇ T is equal to or less than the threshold value ⁇ Tr (step S106).
  • the threshold value ⁇ Tr is a temperature difference corresponding to an air conditioning load that is small enough to be switched to the star connection.
  • control device 150 outputs a stop signal to the inverter 1 and stops the rotation of the electric motor 2. Thereafter, the control device 150 outputs a connection switching signal to the connection switching unit 160 to switch the connection state of the stator winding from the delta connection to the star connection. Subsequently, control device 150 outputs a voltage switching signal to converter 102, reduces the bus voltage of converter 102 to a voltage (for example, 280 V) corresponding to the star connection, and restarts rotation of electric motor 2.
  • control device 150 stops the rotation of the electric motor 2. Thereafter, the control device 150 outputs a connection switching signal to the connection switching unit 160 to switch the connection state of the stator winding from the star connection to the delta connection. Subsequently, control device 150 outputs a voltage switching signal to converter 102, boosts the bus voltage of converter 102 to a voltage (for example, 390 V) corresponding to the delta connection, and restarts rotation of electric motor 2.
  • the electric motor 2 can be driven to a higher rotational speed than the star connection, so that a larger load can be handled. Therefore, the temperature difference ⁇ T between the room temperature and the set temperature can be converged in a short time.
  • the control device 150 stops the rotation of the electric motor 2 when receiving the operation stop signal. Thereafter, the control device 150 switches the connection state of the stator windings from the star connection to the delta connection. If the connection state of the stator winding is already a delta connection, the connection state is maintained.
  • control device 150 performs a stop process of the air conditioner 105. Specifically, the fan motors of the indoor blower fan 47 and the outdoor blower fan 146 are stopped. Thereafter, the CPU 57 of the control device 150 stops, and the operation of the air conditioner 105 ends.
  • the electric motor 2 when the temperature difference ⁇ T between the room temperature and the set temperature is relatively small (that is, when it is equal to or smaller than the threshold value ⁇ Tr), the electric motor 2 is operated with a highly efficient star connection.
  • the electric motor 2 When it is necessary to cope with a larger load, that is, when the temperature difference ⁇ T is larger than the threshold value ⁇ Tr, the electric motor 2 is operated with a delta connection capable of accommodating a larger load. Therefore, the operating efficiency of the air conditioner 105 can be improved.
  • the rotation speed of the motor 2 may be detected before the rotation of the motor 2 is stopped, and it may be determined whether or not the detected rotation speed is equal to or greater than a threshold value.
  • a threshold value of the rotation speed of the electric motor 2 for example, an intermediate 60 rps between a rotation speed of 35 rps corresponding to the heating intermediate condition and a rotation speed of 85 rps corresponding to the heating rated condition is used. If the rotation speed of the electric motor 2 is equal to or greater than the threshold value, the rotation of the electric motor 2 is stopped and switched to the delta connection, and the bus voltage of the converter 102 is boosted.
  • connection switching is necessary based on the temperature difference ⁇ T
  • FIG. 17 is a timing chart showing an example of the operation of the air conditioner 105.
  • FIG. 17 shows the operating state of the air conditioner 105 and the driving state of the outdoor fan 146 and the electric motor 2 (compressor 141).
  • the outdoor blower fan 146 is shown as an example of a component other than the electric motor 2 of the air conditioner 105.
  • the signal receiving unit 156 receives an operation activation signal (ON command) from the remote controller 155, the CPU 157 is activated and the air conditioner 105 is activated (ON state).
  • the air conditioner 105 is activated, the fan motor of the outdoor fan 146 starts rotating after the time t0 has elapsed.
  • Time t0 is a delay time due to communication between the indoor unit 105A and the outdoor unit 105B.
  • Time t1 is a waiting time until the rotation of the fan motor of the outdoor fan 146 is stabilized.
  • an operation stop signal (OFF command) is received from the remote controller 155.
  • the time t2 required for switching the connection is a waiting time required for restarting the electric motor 2, and is set to a time required until the refrigerant pressure in the refrigeration cycle becomes substantially equal.
  • Time t3 is a waiting time necessary for sufficiently reducing the temperature of the refrigeration cycle. Thereafter, after the elapse of time t4, the CPU 157 stops and the air conditioner 105 enters an operation stop state (OFF state). Time t4 is a waiting time set in advance.
  • connection switching unit 3 or 4 of the electric motor drive device of the first or second embodiment can be used as the connection switching unit 160. Therefore, the state of the switch movable parts 31e to 33e or 41e to 46e of the relays 31 to 33 or 41 to 46, which are mechanical switches included in the connection switching part 3 or 4, is changed to the excitation of the excitation coils 51a to 53a or 61a to 66a. Alternatively, the connection state of the stator winding can be appropriately switched by switching by de-excitation. For this reason, the electric motor 2 can be driven at high speed rotation by delta connection, and the electric motor 2 can be driven at high efficiency by low speed rotation by star connection.
  • excitation (energization) of the excitation coils 51a to 53a or 61a to 66a is unnecessary during low-speed rotation that is assumed to have a long operation time, thereby reducing power consumption. can do.
  • the switching conditions for the air conditioning operation and the connection state described above are merely examples, and the switching conditions between the star connection and the delta connection include, for example, the motor rotation speed, the motor current, the modulation rate, and the like. It can be determined by various conditions or a combination of various conditions.

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Abstract

電動機駆動装置は、固定子巻線を有する電動機（２）を駆動させる装置であって、固定子巻線に接続された機械式スイッチとしてのリレー（３１～３３）と励磁電流の通電又は非通電によってリレー（３１～３３）を開閉させる励磁コイルとを有し、リレー（３１～３３）の開閉によって固定子巻線の結線状態を第１の結線状態（スター結線）及び第１の結線状態と異なる第２の結線状態（デルタ結線）のいずれかに切り替える結線切替部（３）と、固定子巻線に交流駆動電圧を供給するインバータ（１）とを具備する。

Description

電動機駆動装置及び空気調和機
　本発明は、電動機を駆動させる電動機駆動装置、及び圧縮機用の電動機を駆動させる電動機駆動装置を具備する空気調和機に関する。
　空気調和機（エアコン）の冷房能力及び暖房能力は、圧縮機用の電動機の回転速度によって調節することができる。例えば、エアコンの起動時に、電動機を高速回転させて急速冷房運転又は急速暖房運転を行い、室温が要求温度に到達した後に、電動機を低速回転させて省エネルギー運転を行う。一般に、省エネルギー運転の時間は長いので、年間電力消費量を削減するためには、低速回転において高効率な電動機を用いることが望ましい。また、冷房及び暖房の最大能力を上げるためには、高速回転することができる電動機を用いることが望ましい。
　圧縮機用の電動機としては、高効率化のために回転子に永久磁石を備えた永久磁石型電動機が広く使用されており、電動機を駆動させる装置としては、インバータを備えた電動機駆動装置が普及している。永久磁石型電動機では、固定子巻線の巻数を多くすると、少ない電流で運転することができ、電流に伴うインバータ損失が減少し、高効率な運転が可能になる。しかし、固定子巻線の巻数を多くすると、誘起電圧が上昇するので、誘起電圧に支配される電動機電圧が、低い回転速度でインバータの最大出力電圧に到達し、それ以上の回転速度で運転することができない。
　逆に、固定子巻線の巻数を少なくすると、誘起電圧が低減するので、誘起電圧に支配される電動機電圧が、インバータの最大出力電圧に到達し難くなり、電動機を高速回転で運転することができる。しかし、固定子巻線の巻数を少なくすると、固定子巻線に流れる電流が増加するので、電流に伴うインバータ損失が増加し、高効率な運転ができない。
　このように、低速回転で高効率な永久磁石型電動機は、高速回転で運転することができず、高速回転で運転することができる永久磁石型電動機は、低速回転での効率が低い。このような問題を解消するために、インバータが供給する駆動電圧を受ける電動機の固定子巻線を、スター結線とデルタ結線とに切り替える結線切替部を備えた電動機駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－２４６６７４号公報（請求項１、段落００１６～００２０、００４７～００４８、図１、図２、図７）
　しかしながら、特許文献１に記載の電動機駆動装置では、結線切替部の機械式スイッチの状態を保持するために要する電力消費量は考慮されておらず、特に運転時間が長い低速回転において高効率化が不十分である場合があった。
　本発明の目的は、電動機を高速回転で駆動させることができ且つ低速回転で高効率に駆動させることができる電動機駆動装置、及び高い冷暖房能力と省エネルギー効果の高い運転とを両立させることができる空気調和機を提供することである。
　本発明の一態様に係る電動機駆動装置は、固定子巻線を有する電動機を駆動させる電動機駆動装置であって、前記固定子巻線に接続された機械式スイッチと励磁電流の通電又は非通電によって前記機械式スイッチを開閉させる励磁コイルとを有し、前記機械式スイッチの開閉によって前記固定子巻線の結線状態を第１の結線状態及び前記第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部と、前記固定子巻線に交流駆動電圧を供給するインバータとを具備するものである。
　本発明の一態様に係る空気調和機は、固定子巻線を有する電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機と、前記電動機を駆動させる電動機駆動装置とを具備する空気調和機であって、前記電動機駆動装置は、前記固定子巻線に接続された機械式スイッチと励磁電流の通電又は非通電によって前記機械式スイッチを開閉させる励磁コイルとを有し、前記機械式スイッチの開閉によって前記固定子巻線の結線状態を第１の結線状態及び前記第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部と、前記固定子巻線に交流駆動電圧を供給するインバータとを具備するものである。
　本発明の電動機駆動装置によれば、機械式スイッチの開閉によって固定子巻線の結線状態を適切に切り替えることができるので、電動機を高速回転で駆動させることができ、且つ、電動機を低速回転で高効率に駆動させることが可能である。
　また、本発明の電動機駆動装置によれば、機械式スイッチを開閉させる励磁コイルの通電を適切に制御することによって消費される電力を削減可能であり、省エネルギー性能を向上させることができる。
　また、本発明の空気調和機は、上記電動機駆動装置を有するので、圧縮機用の電動機の高速回転による高い冷暖房能力と圧縮機用の電動機の省エネルギー運転とを両立させることができる。
本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置の構成（スター結線の場合）を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る電動機駆動装置の構成（デルタ結線の場合）を概略的に示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、スター結線とデルタ結線とを示す図である。 図１及び図２に示される電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、直列に接続されたＵ相の巻線と、直列に接続されたＶ相の巻線と、直列に接続されたＷ相の巻線とを示す図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、並列に接続されたＵ相の巻線と、並列に接続されたＶ相の巻線と、並列に接続されたＷ相の巻線とを示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１及び図２に示される電動機駆動装置における結線切替部のリレーを示す図である。 図１及び図２に示される結線切替部におけるリレーの開閉状態の例を表形式で示す図である。 本発明の実施の形態２に係る電動機駆動装置の構成（スター結線の場合）を概略的に示す図である。 実施の形態２に係る電動機駆動装置の構成（デルタ結線の場合）を概略的に示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図９に示される電動機駆動装置における結線切替部のリレーを示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１０に示される電動機駆動装置における結線切替部のリレーを示す図である。 図９及び図１０に示される結線切替部におけるリレーの開閉状態の例を表形式で示す図である。 結線状態がスター結線及びデルタ結線の場合における電動機の回転数と電動機の効率との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態３に係る空気調和機の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る空気調和機の制御系を示すブロック図である。 実施の形態３に係る空気調和機の動作の一例を示すタイミングチャートである。
《１》実施の形態１
　図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置の構成（スター結線の場合）を概略的に示す図である。図２は、実施の形態１に係る電動機駆動装置の構成（デルタ結線の場合）を概略的に示す図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、スター結線（Ｙ結線）とデルタ結線（Δ結線）とを示す図である。
　図１及び図２に示されるように、実施の形態１に係る電動機駆動装置は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ１０２に接続されており、３相、すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の固定子巻線を有する電動機２を駆動させる装置である。
　実施の形態１に係る電動機駆動装置は、直流電圧を固定子巻線である開放巻線（第１の開放巻線）Ｕ、開放巻線（第２の開放巻線）Ｖ、及び開放巻線（第３の開放巻線）Ｗに供給するための交流駆動電圧に変換するインバータ１と、開放巻線Ｕ、開放巻線Ｖ、及び開放巻線Ｗの結線状態を第１の結線状態及び第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部３と、インバータ１及び結線切替部３を制御する制御部６とを具備している。また、電動機駆動装置は、コンバータ１０２を含んでもよい。
　実施の形態１において、第１の結線状態は、結線切替部３によって中性点が互いに接続されたスター結線の状態（図３（Ａ））であり、第２の結線状態は、デルタ結線の状態（図３（Ｂ））である。ただし、電動機２の固定子巻線の相の数は、３相に限定されず、２相又は４相以上であってもよい。
　開放巻線Ｕは、インバータ１のＵ相の出力端に接続された巻線端子（第１の巻線端子）２ｕ＿１と、結線切替部３に接続された巻線端子（第２の巻線端子）２ｕ＿２とを有している。開放巻線Ｖは、インバータ１のＶ相の出力端に接続された巻線端子（第３の巻線端子）２ｖ＿１と、結線切替部３に接続された巻線端子（第４の巻線端子）２ｖ＿２とを有している。開放巻線Ｗは、インバータ１のＷ相の出力端に接続された巻線端子（第５の巻線端子）２ｗ＿１と、結線切替部３に接続された巻線端子（第６の巻線端子）２ｗ＿２とを有している。
　図１及び図２に示されるように、インバータ１は、直流電圧が供給される電力供給線１８と１９の間に直列に接続されたスイッチであるＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１１ａ及び１２ａと、電力供給線１８と１９の間に直列に接続されたスイッチとしてのＭＯＳトランジスタ１３ａ及び１４ａと、電力供給線１８と１９の間に直列に接続されたスイッチとしてのＭＯＳトランジスタ１５ａ及び１６ａと、電力供給線１８と１９の間に接続されたコンデンサ１７とを有している。
　電力供給線１８と１９は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ１０２から出力される直流電圧が供給される母線である。インバータ１のＵ相の出力端は、ＭＯＳトランジスタ１１ａと１２ａの間のノードに接続され、インバータ１のＶ相の出力端は、ＭＯＳトランジスタ１３ａと１４ａの間のノードに接続され、インバータ１のＷ相の出力端は、ＭＯＳトランジスタ１５ａと１６ａの間のノードに接続されている。ＭＯＳトランジスタ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａは、制御部６から出力されるインバータ駆動信号、すなわち、ＭＯＳトランジスタのゲート制御信号に応じて、オン（ソースとドレインの間を導通）又はオフ（ソースとドレインの間を非導通）となる。
　また、インバータ１は、ＭＯＳトランジスタ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａにそれぞれ並列に接続されたダイオードとしての寄生ダイオード１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂを有している。ただし、インバータ１の構成は、図１及び図２に示される構成に限定されない。
　図１及び図２に示されるように、結線切替部３は、機械式スイッチ（例えば、後述の図７（Ａ）及び（Ｂ）に示される選択スイッチ）、すなわち、リレー（第１のリレー）３１とリレー（第２のリレー）３２とリレー（第３のリレー）３３とを有している。結線切替部３のリレーの個数は、固定子巻線の開放巻線の相の数以上である。
　リレー３１は、インバータ１のＶ相の出力端に接続された第１の端子（接点）３１ａと、後述するリレー３２の第５の端子（接点）３２ｂおよび、リレー３３の第８の端子（接点）３３ｂに接続された第２の端子（接点）３１ｂと、開放巻線Ｕの巻線端子２ｕ＿２に接続され、スイッチ可動部３１ｅを通して第１の端子３１ａ及び第２の端子３１ｂのいずれかに電気的に接続される第３の端子３１ｃとを有している。
　リレー３２は、インバータ１のＷ相の出力端に接続された第４の端子（接点）３２ａと、リレー３１の第２の端子３１ｂおよび、リレー３３の第８の端子３３ｂに接続された第５の端子（接点）３２ｂと、開放巻線Ｖの巻線端子２ｖ＿２に接続され、スイッチ可動部３２ｅを通して第４の端子３２ａ及び第５の端子３２ｂのいずれかに電気的に接続される第６の端子３２ｃとを有している。
　リレー３３は、インバータ１のＵ相の出力端に接続された第７の端子（接点）３３ａと、リレー３１の第２の端子３１ｂ及びリレー３２の第５の端子３２ｂに接続された第８の端子（接点）３３ｂと、開放巻線Ｗの巻線端子２ｗ＿２に接続され、スイッチ可動部３３ｅを通して第７の端子３３ａ及び第８の端子３３ｂのいずれかに電気的に接続される第９の端子３３ｃとを有している。
　結線切替部３は、制御部６から出力された結線切替信号（例えば、後述の図７（Ａ）及び（Ｂ）に示される励磁コイルの励磁及び非励磁を切り替える励磁スイッチの制御信号）に基づいて機械式スイッチとしてのリレーの端子間の閉（導通、すなわち、接続）又は開（非導通、すなわち、非接続）が制御される。
　結線切替信号は、例えば、後述の図７（Ａ）及び（Ｂ）に示される励磁コイルの励磁（通電）及び非励磁（非通電）を切り替えるための励磁スイッチのオン又はオフを指示する制御信号である。結線切替信号は、例えば、後述の図７（Ａ）及び（Ｂ）に示される励磁コイルの励磁及び非励磁を切り替える励磁スイッチの制御信号である。
　結線切替部３は、リレー３１においてスイッチ可動部３１ｅを通して第２の端子３１ｂと第３の端子３１ｃとを接続し、且つリレー３２においてスイッチ可動部３２ｅを通して第５の端子３２ｂと第６の端子３２ｃとを接続し、且つリレー３３においてスイッチ可動部３３ｅを通して第８の端子３３ｂと第９の端子３３ｃとを接続することで、電動機２の固定子巻線の結線状態を、結線切替部３によって中性点が互いに接続された第１の結線状態であるスター結線（図３（Ａ））に切り替える。
　また、結線切替部３は、リレー３１においてスイッチ可動部３１ｅを通して第１の端子３１ａと第３の端子３１ｃとを接続し、且つリレー３２においてスイッチ可動部３２ｅを通して第４の端子３２ａと第６の端子３２ｃとを接続し、且つリレー３３においてスイッチ可動部３３ｅを通して第７の端子３３ａと第９の端子３３ｃとを接続することで、結線状態を第２の結線状態であるデルタ結線（図３（Ｂ））に切り替える。
　制御部６は、電動機駆動装置の全体損失に対する結線切替部３における損失の割合が高い運転モードでは、リレー３１～３３の励磁コイルを非励磁にしてスター結線を選択し、前記割合が低い運転モードでは、リレー３１～３３の励磁コイルを励磁にしてデルタ結線を選択することが、消費電力量を削減する観点から望ましい。
　なお、図１及び図２には、リレー３１，３２，３３を互いに異なる独立した構成として記載しているが、リレー３１，３２，３３は、３つのスイッチ可動部３１ｅ，３２ｅ，３３ｅを同時に動作させる１つのリレーであってもよい。
　図４は、図１及び図２に示される電動機２の内部構造を概略的に示す断面図である。図３に示されるように、電動機２は、回転子２５に永久磁石２６が埋め込まれている永久磁石型電動機である。電動機２は、固定子２１と、固定子２１の中心側の空間内に配置され、シャフトを中心に回転可能に支持された回転子２５とを有している。回転子２５の外周面と、固定子２１の内周面との間には、エアギャップが確保されている。固定子２１と回転子２５との間のエアギャップは、０．３ｍｍ～１ｍｍ程度の空隙である。具体的には、固定子巻線に、インバータ１を用いて指令回転数に同期した周波数の電流を通電して回転磁界を発生させることで、回転子２５を回転させる。
　固定子２１のティース部２２には絶縁材を介して巻線Ｕ１～Ｕ３，巻線Ｖ１～Ｖ３，巻線Ｗ１～Ｗ３が集中巻で巻回されている。巻線Ｕ１～Ｕ３は、図１における開放巻線Ｕに相当し、巻線Ｖ１～Ｖ３は、図１における開放巻線Ｖに相当し、巻線Ｗ１～Ｗ３は、図１における開放巻線Ｗに相当する。
　図４に示される固定子２１は、複数の分割コアで構成され、隣接する分割コア同士を連結する回動軸２３を中心に隣接するティース部２２を開くことで、環状に並ぶ複数の分割コア（複数の分割コアが閉じた状態）を、直線状に並ぶ複数の分割コア（複数の分割コアが開いた状態）にすることができる。これによって、複数の分割コアが直線状に並び、複数のティース部２２が互いに間隔を広げた状態で巻線工程を行うことができ、巻線工程の簡略化、巻線品質の向上（例えば、占積率の向上）を図ることができる。
　回転子２５の内部に埋め込まれた永久磁石２６としては、例えば、希土類磁石又はフェライト磁石が採用される。永久磁石２６の外周コア部には、スリット２７が配置されている。スリット２７は、固定子巻線の電流によって発生する電機子反作用の影響を弱め、磁束分布に高調波が重畳されることを低減する機能を有する。また、固定子２１の鉄心及び回転子２５の鉄心には、ガス抜き穴２４，２８が設けられている。ガス抜き穴２４，２８は、電動機２の冷却作用、冷媒ガス通路、又は油戻し通路としての役割を持つ。
　図４に示される電動機２は、磁極の数とスロット数の比が２：３の集中巻の構造を有している。電動機２は、６極の永久磁石を有する回転子と、９個のスロット（９個のティース部）を有する固定子２１とを有している。つまり、電動機２は、６個の永久磁石２６を持つ６極の電動機であるので、１相あたり３個のティース部（３スロット）に巻線を有する構造を採用している。また、４極の電動機の場合は、ティース部の数（スロット数）は６となり、１相あたり２個のティース部に巻線を有する構造を採用することが望ましい。また、８極の電動機の場合は、ティース部の数は１２となり、１相あたり４個のティース部に巻線を有する構造を採用することが望ましい。３相の巻線をデルタ結線で使用する場合、電動機２の巻線内で循環電流が流れ、電動機２の性能を低下させる場合がある。循環電流は、各相の巻線の誘起電圧の３次高調波に起因して流れるものであり、磁極の数とスロット数との比が２：３の集中巻の場合、巻線と永久磁石の位相関係により、磁気飽和等の影響がなければ、誘起電圧に３次高調波が発生しない。実施の形態１では、電動機２をデルタ結線で使用する際の循環電流を抑制するために、磁極の数とスロット数の比が２：３の集中巻で構成している。ただし、磁極の数とスロット数、及び、巻線方式（集中巻と分布巻）は、要求される電動機サイズ、特性（回転数及びトルク等）、電圧仕様、スロットの断面積などに応じて適宜選択することができる。また、本発明が適用可能な電動機の構造は、図３に示されるものに限定されない。
　図５（Ａ）から（Ｃ）は、図３に示される巻線の例を示しており、直列に接続された巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３と、直列に接続された巻線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、直列に接続された巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とを示している。図６（Ａ）から（Ｃ）は、図３に示される巻線の他の例を示しており、並列に接続された巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３と、並列に接続された巻線Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、並列に接続された巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とを示している。
　図７（Ａ）及び（Ｂ）は、図１及び図２に示される電動機駆動装置における結線切替部３のリレー３１，３２，３３を示す図である。リレー３１，３２，３３は互いに同様の構成を有しており同様の動作をおこなうため、リレー３１の構成について詳細に説明し、リレー３２，３３の構成及び動作の説明を一部省略する。
　図７（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、リレー３１の近傍には、電源５０、励磁コイル５１ａ、励磁スイッチ５１ｂからなる励磁部が設けられている。励磁部は、励磁スイッチ５１ｂを開（オフ）にすることで励磁コイル５１ａに励磁電流を流さない非励磁状態となり、励磁スイッチ５１ｂを閉（オン）にすることで電源５０から励磁コイル５１ａに励磁電流が流れ、励磁コイル５１ａに励磁を発生する励磁状態になる。励磁コイル５１ａは、リレー３１の第１の端子３１ａに隣接する位置に配置され、第１の端子３１ａよりも遠い位置に第２の端子３１ｂが配置されている。
　リレー３１は、インバータ１の出力端に接続された第１の端子３１ａと、第２の端子３１ｂと、開放巻線Ｕの巻線端子２ｕ＿２に接続された第３の端子３１ｃの他に、スイッチ可動部３１ｅを有している。スイッチ可動部３１ｅは、一端（第１の端）が第３の端子３１ｃに接続され、他端（第２の端）が励磁スイッチの状態によって、第１の端子３１ａ及び第２の端子３１ｂのいずれかに電気的に接続される。
　図７（Ａ）に示されるように、リレー３１は、励磁スイッチ５１ｂを開（オフ）にして励磁コイル５１ａに励磁電流を流さない非励磁状態において、スイッチ可動部３１ｅの他端は第２の端子３１ｂに接続されており、第２の端子３１ｂと第３の端子３１ｃとを電気的に接続する。
　また、図７（Ｂ）に示されるように、リレー３１は、励磁スイッチ５１ｂを閉（オン）にして電源５０から励磁コイル５１ａに励磁電流を供給する励磁状態において、スイッチ可動部３１ｅの他端が、励磁コイル５１ａで発生した励磁によって吸引され、スイッチ可動部３１ｅの他端は第２の端子３１ｂから第１の端子３１ａへ近づき、第１の端子３１ａに接続されスイッチ可動部３１ｅによって第１の端子３１ａと第３の端子３１ｃとを電気的に接続する。
　リレー３２は、インバータ１の出力端に接続された第４の端子３２ａと、第２の端子３１ｂに接続された第５の端子３２ｂと、開放巻線Ｖの巻線端子２ｖ＿２に接続され、スイッチ可動部３２ｅによって第４の端子３２ａ及び第５の端子３２ｂのいずれかに電気的に接続される第６の端子３２ｃとを有している。
　図７（Ａ）に示されるように、リレー３２は、励磁スイッチ５２ｂを開（オフ）にして励磁コイル５２ａに励磁電流を流さない非励磁状態において、スイッチ可動部３２ｅによって第５の端子３２ｂと第６の端子３２ｃとを電気的に接続する。また、図７（Ｂ）に示されるように、リレー３２は、励磁スイッチ５２ｂを閉（オン）にして電源５０から励磁コイル５２ａに励磁電流を供給する励磁状態において、スイッチ可動部３２ｅによって第４の端子３２ａと第６の端子３２ｃとを電気的に接続する。
　リレー３３は、インバータ１に接続された第７の端子３３ａと、第２の端子３１ｂ及び第５の端子３２ｂに接続された第８の端子３３ｂと、開放巻線Ｗの巻線端子２ｗ＿２に接続され、スイッチ可動部３３ｅによって第７の端子３３ａ及び第８の端子３３ｂのいずれかに電気的に接続される第９の端子３３ｃとを有している。
　図７（Ａ）に示されるように、リレー３３は、励磁スイッチ５３ｂを開（オフ）にして励磁コイル５３ａに励磁電流を流さない非励磁状態において、スイッチ可動部３３ｅによって第８の端子３３ｂと第９の端子３３ｃとを電気的に接続する。また、図７（Ｂ）に示されるように、リレー３３は、励磁スイッチ５３ｂを閉（オン）にして電源５０から励磁コイル５３ａに励磁電流を供給する励磁状態において、スイッチ可動部３３ｅによって第７の端子３３ａと第９の端子３３ｃとを電気的に接続する。
　図８は、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示されるリレー３１，３２，３３における機械式スイッチの端子間の開状態及び閉状態の例を表形式で示す図である。リレー３１，３２，３３は、互いに同様の構成を有し、制御部６から出力される結線切替信号に基づいて、励磁スイッチ５１ｂ，５２ｂ，５３ｂを同様に動作させ、リレー３１，３２，３３のスイッチ可動部３１ｅ，３２ｅ，３３ｅを同様に動作させる。
　図１、図７（Ａ）、及び図８に示されるように、結線切替部３は、励磁スイッチ５１ｂ，５２ｂ，５３ｂを開（オフ）にして励磁コイル５１ａ，５２ａ，５３ａに励磁電流を流さない非励磁状態において、スイッチ可動部３１ｅによって第２の端子３１ｂと第３の端子３１ｃを閉状態とし（接続し）、且つスイッチ可動部３２ｅによって第５の端子３２ｂと第６の端子３２ｃとを閉状態とし（接続し）、且つスイッチ可動部３３ｅによって第８の端子３３ｂと第９の端子３３ｃとを閉状態とする（接続する）ことで、固定子巻線の結線状態を第１の結線状態であるスター結線に切り替えることができる。
　このとき、第２の端子３１ｂと第３の端子３１ｃとを接続するスイッチ可動部３１ｅを通して第２の端子３１ｂと第３の端子３１ｃとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。同様に、第５の端子３２ｂと第６の端子３２ｃとを接続するスイッチ可動部３２ｅを通して第５の端子３２ｂと第６の端子３２ｃとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。同様に、第８の端子３３ｂと第９の端子３３ｃとを接続するスイッチ可動部３３ｅを通して第８の端子３３ｂと第９の端子３３ｃとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。
　図２、図７（Ｂ）、及び図８に示されるように、結線切替部３は、励磁スイッチ５１ｂ，５２ｂ，５３ｂを閉（オン）にして励磁コイル５１ａ，５２ａ，５３ａに励磁電流を流す励磁状態において、スイッチ可動部３１ｅによって第１の端子３１ａと第３の端子３１ｃを閉状態とし（接続し）、且つスイッチ可動部３２ｅによって第４の端子３２ａと第６の端子３２ｃとを閉状態とし（接続し）、且つスイッチ可動部３３ｅによって第７の端子３３ａと第９の端子３３ｃとを閉状態とする（接続する）ことですることで、固定子巻線の結線状態を第２の結線状態であるデルタ結線に切り替えることができる。
　このとき、第１の端子３１ａと第３の端子３１ｃとを接続するスイッチ可動部３１ｅを通して第１の端子３１ａと第３の端子３１ｃとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。同様に、第４の端子３２ａと第６の端子３２ｃとを接続するスイッチ可動部３２ｅを通して第４の端子３２ａと第６の端子３２ｃとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。同様に、第７の端子３３ａと第９の端子３３ｃとを接続するスイッチ可動部３３ｅを通して第７の端子３３ａと第９の端子３３ｃとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。
　結線切替部３の機械式スイッチの切替時間は、通常、数１００ｍｓであるため、結線状態を切り替えるために、電動機２の運転を停止し（空気調和機の場合には、電動機によって駆動される圧縮機の運転を停止し）、この停止期間内に結線状態の切り替え動作を行う。なお、結線状態の切替タイミングについては、後述の実施の形態３で説明する。
　以上に説明したように、実施の形態１に係る電動機駆動装置によれば、結線切替部３に含まれる機械式スイッチであるリレー３１，３２，３３のスイッチ可動部３１ｅ，３２ｅ，３３ｅの状態を励磁コイル５１ａ，５２ａ，５３ａの励磁又は非励磁によって切り替えて、固定子巻線の結線状態を適切に切り替えることができる。このため、デルタ結線により電動機２を高速回転で駆動させることができ、また、スター結線により電動機２を低速回転で高効率に駆動させることができる。
　また、実施の形態１に係る電動機駆動装置によれば、図７（Ａ）に示されるように、低速回転において効率の高いスター結線において、励磁コイル５１ａ，５２ａ，５３ａを非励磁状態にしている。したがって、実施の形態１に係る電動機駆動装置を空気調和機の圧縮機用の電動機の駆動に用いた場合には、運転時間が長いと想定される低速回転時に励磁コイル５１ａ，５２ａ，５３ａの励磁が不要であり、消費電力を低減することができる。
《２》実施の形態２
　図９は、本発明の実施の形態２に係る電動機駆動装置の構成（スター結線の場合）を概略的に示す図である。図１０は、実施の形態２に係る電動機駆動装置の構成（デルタ結線の場合）を概略的に示す図である。図９において、図１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１に示される符号と同じ符号が付される。また、図１０において、図２に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１に示される符号と同じ符号が付される。
　実施の形態２に係る電動機駆動装置は、結線切替部４の構成及び制御部７から出力される結線切替信号の点において、実施の形態１に係る電動機駆動装置と異なる。これらの点を除き、実施の形態２に係る電動機駆動装置は、実施の形態１に係る電動機駆動装置と同じである。したがって、実施の形態２については、主に実施の形態１との相違点を説明する。
　図９及び図１０に示されるように、実施の形態２に係る電動機駆動装置は、３相の固定子巻線を有する電動機２を駆動させる装置である。実施の形態２に係る電動機駆動装置は、インバータ１と、開放巻線Ｕ、開放巻線Ｖ、及び開放巻線Ｗの結線状態を第１の結線状態及び第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部４と、インバータ１及び結線切替部４を制御する制御部７とを具備している。実施の形態２において、第１の結線状態は、結線切替部４によって中性点が互いに接続されたスター結線の状態であり、第２の結線状態は、デルタ結線の状態である。
　図９及び図１０に示されるように、結線切替部４は、機械式スイッチ（例えば、後述の図１１（Ａ）及び（Ｂ）、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示される開閉スイッチ）、すなわち、リレー（第１のリレー）４１と、リレー（第２のリレー）４２と、リレー（第３のリレー）４３と、リレー（第４のリレー）４４と、リレー（第５のリレー）４５と、リレー（第６のリレー）４６とを具備している。
　リレー４１は、インバータ１の出力端に接続された第１の端子４１ａと、開放巻線Ｕの巻線端子２ｕ＿２に接続された第２の端子４１ｂと、第１の端子４１ａと第２の端子４１ｂとを接続することができるスイッチ可動部４１ｅとを有している。リレー４２は、第３の端子４２ａと、開放巻線Ｕの巻線端子２ｕ＿２に接続された第４の端子４２ｂと、第３の端子４２ａと第４の端子４２ｂとを接続することができるスイッチ可動部４２ｅとを有している。
　リレー４３は、インバータ１の出力端に接続された第５の端子４３ａと、開放巻線Ｖの巻線端子２ｖ＿２に接続された第６の端子４３ｂと、第５の端子４３ａと第６の端子４３ｂとを接続することができるスイッチ可動部４３ｅとを有している。リレー４４は、第３の端子４２ａに接続された第７の端子４４ａと、開放巻線Ｖの巻線端子２ｖ＿２に接続された第８の端子４４ｂと、第７の端子４４ａと第８の端子４４ｂとを接続することができるスイッチ可動部４４ｅとを有している。
　リレー４５は、インバータ１の出力端に接続された第９の端子４５ａと、開放巻線Ｗの巻線端子２ｗ＿２に接続された第１０の端子４５ｂと、第９の端子４５ａと第１０の端子４５ｂとを接続することができるスイッチ可動部４５ｅとを有している。リレー４６は、第３の端子４２ａ及び第７の端子４４ａに接続された第１１の端子４６ａと、開放巻線Ｗの巻線端子２ｗ＿２に接続された第１２の端子４６ｂと、第１１の端子４６ａと第１２の端子４６ｂとを接続することができるスイッチ可動部４６ｅとを有している。
　図９に示されるように、結線切替部４は、第１の端子４１ａと第２の端子４１ｂとの間を開状態とし、第５の端子４３ａと第６の端子４３ｂとの間を開状態とし、第９の端子４５ａと第１０の端子４５ｂとの間を開状態とし、第３の端子４２ａと第４の端子４２ｂとの間をスイッチ可動部４２ｅによって閉状態とし、第７の端子４４ａと第８の端子４４ｂとの間をスイッチ可動部４４ｅによって閉状態とし、第１１の端子４６ａと第１２の端子４６ｂとの間をスイッチ可動部４６ｅによって閉状態とすることで、固定子巻線の結線状態を、第１の結線状態であるスター結線（図３（Ａ））に切り替えることができる。
　また、図１０に示されるように、結線切替部４は、第１の端子４１ａと第２の端子４１ｂとの間をスイッチ可動部４１ｅによって閉状態とし、第５の端子４３ａと第６の端子４３ｂとの間をスイッチ可動部４３ｅによって閉状態とし、第９の端子４５ａと第１０の端子４５ｂとの間をスイッチ可動部４５ｅによって閉状態とし、第３の端子４２ａと第４の端子４２ｂとの間を開状態とし、第７の端子４４ａと第８の端子４４ｂとの間を開状態とし、第１１の端子４６ａと第１２の端子４６ｂとの間を開状態とすることで、固定子巻線の結線状態を、第２の結線状態であるデルタ結線（図３（Ｂ））に切り替えることができる。
　なお、図９及び図１０には、６個のリレー４１～４６を互いに異なる独立した構成として記載しているが、リレー４１～４６は、３個のスイッチ可動部４１ｅ，４３ｅ，４５ｅを同時に動作させ、３個のスイッチ可動部４２ｅ，４４ｅ，４６ｅを同時に動作させるリレーであればよく、リレーの個数は６個以外であってもよい。
　図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、図９に示される電動機駆動装置における結線切替部４のリレー４１～４６を示す図である。図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、図１０に示される電動機駆動装置における結線切替部４のリレー４１～４６を示す図である。図１３は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）並びに図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるリレー４１～４６における端子間の開状態及び閉状態の例を表形式で示す図である。
　リレー４１，４３，４５は、互いに同様の構成を有し、制御部７から出力される結線切替信号に基づいて、励磁スイッチ６１ｂ，６３ｂ，６５ｂを同様に動作させ、リレー４１，４３，４５のスイッチ可動部４１ｅ，４３ｅ，４５ｅを同様に動作させる。また、リレー４２，４４，４６は、互いに同様の構成を有し、制御部７から出力される結線切替信号に基づいて、励磁スイッチ６２ｂ，６４ｂ，６６ｂを同様に動作させ、リレー４２，４４，４６のスイッチ可動部４２ｅ，４４ｅ，４６を同様に動作させる。
　図１１（Ａ）及び図１２（Ａ）に示されるように、リレー４１は、インバータ１の出力端に接続された第１の端子４１ａと開放巻線Ｕの巻線端子２ｕ＿２に接続された第２の端子４１ｂとの間を、励磁コイル６１ａが非励磁状態のときに開状態（非接続状態）にし、励磁コイル６１ａが励磁状態のときにスイッチ可動部４１ｅによって閉状態（接続状態）にすることができる。
　図１１（Ｂ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、リレー４２は、インバータ１の出力端に接続された第３の端子４２ａと開放巻線Ｕの巻線端子２ｕ＿２に接続された第４の端子４２ｂとの間を、励磁コイル６２ａが非励磁状態のときにスイッチ可動部４２ｅによって閉状態（接続状態）にし、励磁コイル６２ａが励磁状態のときに開状態（非接続状態）にすることができる。
　図１１（Ａ）及び図１２（Ａ）に示されるように、リレー４３は、インバータ１の出力端に接続された第５の端子４３ａと開放巻線Ｖの巻線端子２ｖ＿２に接続された第６の端子４３ｂとの間を、励磁コイル６３ａが非励磁状態のときに開状態（非接続状態）にし、励磁コイル６３ａが励磁状態のときにスイッチ可動部４３ｅによって閉状態（接続状態）にすることができる。
　図１１（Ｂ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、リレー４４は、インバータ１の出力端に接続された第７の端子４４ａと開放巻線Ｖの巻線端子２ｖ＿２に接続された第８の端子４４ｂとの間を、励磁コイル６４ａが非励磁状態のときにスイッチ可動部４４ｅによって閉状態（接続状態）にし、励磁コイル６４ａが励磁状態のときに開状態（非接続状態）にすることができる。
　図１１（Ａ）及び図１２（Ａ）に示されるように、リレー４５は、インバータ１の出力端に接続された第９の端子４５ａと開放巻線Ｗの巻線端子２ｗ＿２に接続された第１０の端子４５ｂとの間を、励磁コイル６５ａが非励磁状態のときに開状態（非接続状態）にし、励磁コイル６５ａが励磁状態のときにスイッチ可動部４５ｅによって閉状態（接続状態）にすることができる。
　図１１（Ｂ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、リレー４６は、インバータ１の出力端に接続された第１１の端子４６ａと開放巻線Ｗの巻線端子２ｗ＿２に接続された第１２の端子４６ｂとの間を、励磁コイル６６ａが非励磁状態のときにスイッチ可動部４６ｅによって閉状態（接続状態）にし、励磁コイル６６ａが励磁状態のときに開状態（非接続状態）にすることができる。
　図９、図１１（Ａ）及び（Ｂ）、図１３に示されるように、結線切替部４は、励磁スイッチ６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂを開（オフ）にした励磁コイル６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ，６６ａの非励磁状態において、スイッチ可動部４２ｅによって第３の端子４２ａと第４の端子４２ｂとの間を閉状態とし（接続し）、且つスイッチ可動部４４ｅによって第７の端子４４ａと第８の端子４４ｂとの間を閉状態とし（接続し）、且つスイッチ可動部４６ｅによって第１１の端子４６ａと第１２の端子４６ｂとの間を閉状態とする（接続する）ことで、固定子巻線の結線状態を、第１の結線状態であるスター結線に切り替えることができる。
　このとき、第３の端子４２ａと第４の端子４２ｂとの間を接続するスイッチ可動部４２ｅを通して第３の端子４２ａと第４の端子４２ｂとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。同様に、第７の端子４４ａと第８の端子４４ｂとの間を接続するスイッチ可動部４４ｅを通して第７の端子４４ａと第８の端子４４ｂとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。同様に、第１１の端子４６ａと第１２の端子４６ｂとの間を接続するスイッチ可動部４６ｅを通して第１１の端子４６ａと第１２の端子４６ｂとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。
　図１０、図１２（Ａ）及び（Ｂ）、図１３に示されるように、結線切替部４は、励磁スイッチ６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂを閉（オン）にした励磁コイル６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ，６６ａの励磁状態において、スイッチ可動部４１ｅによって第１の端子４１ａと第２の端子４１ｂとの間を閉状態とし（接続し）、且つスイッチ可動部４３ｅによって第５の端子４３ａと第６の端子４３ｂとの間を閉状態とし（接続し）、且つスイッチ可動部４５ｅによって第９の端子４５ａと第１０の端子４５ｂとの間を閉状態とする（接続する）ことで、固定子巻線の結線状態を、第２の結線状態であるデルタ結線に切り替えることができる。
　このとき、第１の端子４１ａと第２の端子４１ｂとの間を接続するスイッチ可動部４１ｅを通して第１の端子４１ａと第２の端子４１ｂとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。同様に、第５の端子４３ａと第６の端子４３ｂとの間を接続するスイッチ可動部４３ｅを通して第５の端子４３ａと第６の端子４３ｂとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。同様に、第９の端子４５ａと第１０の端子４５ｂとの間を接続するスイッチ可動部４５ｅを通して第９の端子４５ａと第１０の端子４５ｂとの間にインバータ１から供給された電流が流れる。
　結線切替部４の機械式スイッチの切替時間は、通常、数１００ｍｓであるため、結線状態を切り替えるために、例えば、電動機２の運転を停止し（空気調和機の場合には、電動機によって駆動される圧縮機の運転を停止し）、この停止期間内に結線状態の切り替え動作を行う。
　以上に説明したように、実施の形態２に係る電動機駆動装置によれば、結線切替部４に含まれる機械式スイッチであるリレー４１～４６のスイッチ可動部４１ｅ，４２ｅ，４３ｅ，４４ｅ，４５ｅ，４６ｅの状態を、励磁コイル６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ，６６ａの励磁又は非励磁によって切り替えて、固定子巻線の結線状態を適切に切り替えることができる。このため、デルタ結線により電動機２を高速回転で駆動させることができ、且つ、スター結線により電動機２を低速回転で高効率に駆動させることができる。
　図１４は、結線状態がスター結線及びデルタ結線の場合における電動機２の回転数と電動機２の効率との関係を示すグラフである。図１４の横軸には、電動機２の回転数が示されており、図１４の縦軸には電動機２の効率（入力電力に対する機械出力の比）が示されている。図１４に示されるように、結線状態がスター結線の場合の電動機２の効率は、電動機２の回転数が小さい低速（軽負荷）領域では良好であるが、電動機２の回転数が大きい高速（過負荷）領域では低下する。また、結線状態がデルタ結線の場合の電動機２の効率は、低速（軽負荷）領域ではスター結線の場合に比べて劣るが、高速（過負荷）領域では向上する。したがって、低速（軽負荷）領域では、スター結線の方が効率が良いが、高速（過負荷）領域ではデルタ結線の方が効率が良い。よって、図１４に示される切替ポイントで、効率の良い結線状態に切り替えを行うことが望ましい。
　また、実施の形態２に係る電動機駆動装置によれば、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、低速回転において効率の高いスター結線において、励磁コイル６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ，６６ａを非励磁状態にしている。したがって、実施の形態２に係る電動機駆動装置を空気調和機の圧縮機用の電動機の駆動に用いた場合には、運転時間が長いと想定される低速回転時に励磁コイル６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ，６６ａの励磁が不要であり、消費電力を低減することができる。
　さらに、実施の形態２に係る電動機駆動装置においては、１つのリレーに接続される配線の数が２本であるため、１つのリレーに接続される配線の数が３本である実施の形態１の場合に比べて、限られた面積の回路基板内における配線の取り回し（取り付け処理）が容易であり、回路基板の縮小が可能である。
《３》実施の形態３
　以下に、実施の形態１又は２に係る電動機駆動装置を具備する空気調和機について説明する。図１４は、本発明の実施の形態３に係る空気調和機１０５の構成を示すブロック図である。空気調和機１０５は、室内（冷暖房の対象空間内）に設置される室内機１０５Ａと、屋外に設置される室外機１０５Ｂとを備えている。室内機１０５Ａと室外機１０５Ｂとは、冷媒が流れる配管１４０によって接続されている。
　室外機１０５Ｂには、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１４１と、冷媒の流れ方向を切り替える四方弁（冷媒流路切替弁）１４２と、外気と冷媒との熱交換を行う室外熱交換器１４３と、高圧の冷媒を低圧に減圧する膨張弁（減圧装置）１４４とが備えられている。圧縮機１４１は、例えば、ロータリー圧縮機で構成されている。室内機１０５Ａには、室内空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器１４５が備えられている。
　圧縮機１４１、四方弁１４２、室外熱交換器１４３、膨張弁１４４及び室内熱交換器１４５は、配管１４０によって接続され、冷媒回路を構成している。これらにより、圧縮機１４１により冷媒を循環させる圧縮式冷凍サイクル（圧縮式ヒートポンプサイクル）が構成される。
　空気調和機１０５の運転を制御するため、室内機１０５Ａには室内制御装置１５０ａが配置され、室外機１０５Ｂには室外制御装置１５０ｂが配置されている。室内制御装置１５０ａ及び室外制御装置１５０ｂは、それぞれ、空気調和機１０５を制御するための各種回路が形成された制御基板を有している。室内制御装置１５０ａと室外制御装置１５０ｂとは、連絡ケーブル１５０ｃによって互いに接続されている。
　室外機１０５Ｂには、室外熱交換器１４３に対向するように、送風機である室外送風ファン１４６が配置される。室外送風ファン１４６は、回転により、室外熱交換器１４３を通過する空気流を生成する。室外送風ファン１４６は、例えば、プロペラファンで構成される。室外送風ファン１４６は、その送風方向（空気流の方向）に室外熱交換器１４３が配置されている。
　四方弁１４２は、室外制御装置１５０ｂによって制御され、冷媒の流れる方向を切り替える。四方弁１４２が図１５に実線で示す位置にあるときには、圧縮機１４１から吐出されたガス冷媒を室外熱交換器１４３に送る。一方、四方弁１４２が図１５に破線で示す位置にあるときには、圧縮機１４１から吐出されたガス冷媒を室内熱交換器１４５に送る。膨張弁１４４は、室外制御装置１５０ｂによって制御され、開度を変更することにより高圧の冷媒を低圧に減圧する。
　室内機１０５Ａには、室内熱交換器１４５に対向するように、送風機である室内送風ファン１４７が配置される。室内送風ファン１４７は、回転により、室内熱交換器１４５を通過する空気流を生成する。室内送風ファン１４７は、例えば、クロスフローファンで構成される。室内送風ファン１４７は、その送風方向において室内熱交換器１４５の下流側に配置されている。
　室内機１０５Ａには、室内の空気温度（冷暖房対象の温度）である室内温度Ｔａを測定し、測定した温度情報（情報信号）を室内制御装置１５０ａに送る温度センサとしての室内温度センサ１５４が設けられている。室内温度センサ１５４は、一般的な空気調和機で用いられる温度センサで構成してもよく、室内内の壁又は床等の表面温度を検出する輻射温度センサを用いてもよい。
　室内機１０５Ａには、また、ユーザが操作するリモコン１５５などのユーザ操作部から発信された指示信号を受信する信号受信部１５６が設けられている。リモコン１５５は、ユーザが、空気調和機１０５に運転入力（運転開始及び停止）、又は運転内容（設定温度、風速等）の指示を行うものである。
　圧縮機１４１は、実施の形態１又は２で説明した電動機２によって駆動される。一般に、電動機２は、圧縮機１４１の圧縮機構と一体的に構成されている。圧縮機１４１は、通常運転時では、２０ｒｐｓ～１２０ｒｐｓの範囲で運転回転数を変更できるように構成されている。圧縮機１４１の回転数の増加に伴って、冷媒回路の冷媒循環量が増加する。圧縮機１４１の回転数は、室内温度センサ１５４によって得られる現在の室内温度Ｔａと、ユーザがリモコン１５５で設定した設定温度Ｔｓとの温度差ΔＴに応じて、室外制御装置１５０ｂが制御する。温度差ΔＴが大きいほど圧縮機１４１が高回転で回転し、冷媒の循環量を増加させる。
　室内送風ファン１４７の回転は、室内制御装置１５０ａによって制御される。室内送風ファン１４７の回転数は、複数段階（例えば、「強風」、「中風」及び「弱風」の３段階）に切り替えることができる。また、リモコン１５５で風速設定が自動モードに設定されている場合には、測定した室内温度Ｔａと設定温度Ｔｓとの温度差ΔＴに応じて、室内送風ファン１４７の回転数が切り替えられる。
　室外送風ファン１４６の回転は、室外制御装置１５０ｂによって制御される。室外送風ファン１４６の回転数は、複数段階に切り替え可能である。例えば、測定された室内温度Ｔａと設定温度Ｔｓとの温度差ΔＴに応じて、室外送風ファン１４６の回転数が切り替えられる。室内機１０５Ａは、また、左右風向板１４８と上下風向板１４９とを備えている。
　空気調和機１０５の基本動作は、次の通りである。冷房運転時には、四方弁１４２が実線で示す位置に切り替えられ、圧縮機１４１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器１４３に流入する。この場合、室外熱交換器１４３は凝縮器として動作する。室外送風ファン１４６の回転により空気が室外熱交換器１４３を通過する際に、熱交換により冷媒の凝縮熱を奪う。冷媒は凝縮して高圧低温の液冷媒となり、膨張弁１４４で断熱膨張して低圧低温の２相冷媒となる。
　膨張弁１４４を通過した冷媒は、室内機５Ａの室内熱交換器１４５に流入する。室内熱交換器１４５は蒸発器として動作する。室内送風ファン１４７の回転により空気が室内熱交換器１４５を通過する際に、熱交換により冷媒に蒸発熱を奪われて蒸発し、これにより冷却された空気が室内に供給される。冷媒は、蒸発して低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機４１で再び高温高圧な冷媒に圧縮される。
　暖房運転時には、四方弁１４２が点線で示す位置に切り替えられ、圧縮機１４１から吐出された高温高圧のガス冷媒は室内熱交換器１４５に流入する。この場合、室内熱交換器１４５は凝縮器として動作する。室内送風ファン１４７の回転により空気が室内熱交換器１４５を通過する際に、熱交換により冷媒の凝縮熱を奪う。これにより、加熱された空気が室内に供給される。また、冷媒は凝縮して高圧低温の液冷媒となり、膨張弁１４４で断熱膨張して低圧低温の二相冷媒となる。
　膨張弁１４４を通過した冷媒は、室外機１０５Ｂの室外熱交換器１４３に流入する。室外熱交換器１４３は蒸発器として動作する。室外送風ファン１４６の回転により空気が室外熱交換器１４３を通過する際に、熱交換により冷媒に蒸発熱を奪われて蒸発する。冷媒は蒸発して低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機１４１で再び高温高圧な冷媒に圧縮される。
　室内制御装置１５０ａと室外制御装置１５０ｂとは、連絡ケーブル１５０ｃを介して互いに情報をやり取りして空気調和機１０５を制御している。ここでは、室内制御装置１５０ａと室外制御装置１５０ｂとを合わせて、制御装置１５０と称する。制御装置１５０は、実施の形態１及び２における制御部６及び７に相当する。
　図１６は、空気調和機１０５の制御系を示すブロック図である。制御装置１５０は、例えば、マイクロコンピュータで構成されている。制御装置１５０には、入力回路１５１、演算回路１５２及び出力回路１５３が組み込まれている。
　入力回路１５１には、信号受信部１５６がリモコン１５５から受信した指示信号が入力される。指示信号は、例えば、運転入力、運転モード、設定温度、風量、又は風向を設定する信号を含む。入力回路１５１には、また、室内温度センサ１５４が検出した室内の温度を表す温度情報が入力される。入力回路１５１は、入力されたこれらの情報を、演算回路１５２に出力する。
　演算回路１５２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１５７とメモリ１５８とを有する。ＣＰＵ１５７は、演算処理及び判断処理を行う。メモリ１５８は、空気調和機１０５の制御に用いる各種の設定値及びプログラムを記憶している。演算回路１５２は、入力回路１５１から入力された情報に基づいて演算及び判断を行い、その結果を出力回路１５３に出力する。
　出力回路１５３は、演算回路１５２から入力された情報に基づいて、圧縮機１４１、結線切替部１６０、コンバータ１０２、インバータ１、圧縮機１４１、四方弁１４２、膨張弁１４４、室外送風ファン１４６、室内送風ファン１４７、左右風向板１４８及び上下風向板１４９に、制御信号を出力する。結線切替部１６０は、実施の形態１の結線切替部３又は実施の形態２の結線切替部４である。
　制御装置１５０は、室内機１０５Ａ及び室外機１０５Ｂの各種機器を制御する。実際には、室内制御装置１５０ａ及び室外制御装置１５０ｂのそれぞれが、マイクロコンピュータで構成されている。なお、室内機１０５Ａ及び室外機１０５Ｂのいずれか一方にのみ制御装置を搭載し、室内機１０５Ａ及び室外機１０５Ｂの各種機器を制御するようにしてもよい。
　演算回路１５２は、リモコン１５５から入力回路１５１を経て入力された指示信号を解析し、解析結果に基づき、例えば、運転モード及び設定温度Ｔｓと室内温度Ｔａとの温度差ΔＴを算出する。運転モードが冷房運転である場合は、温度差ΔＴ＝Ｔａ－Ｔｓで算出される。運転モードが暖房運転である場合は、温度差ΔＴ＝Ｔｓ－Ｔａで算出される。
　演算回路１５２は、温度差ΔＴに基づいて、駆動装置１００を制御し、これにより電動機２の回転数（すなわち、圧縮機１４１の回転数）を制御する。
　次に、空気調和機の動作について説明する。空気調和機１０５の基本動作は以下の通りである。制御装置１５０は、運転を開始すると、前回の運転終了時に、デルタ結線で起動する。制御装置１５０は、空気調和機１０５の起動処理として、室内送風ファン１４７及び室外送風ファン１４６の各ファンモータを駆動する。
　次に、制御装置１５０は、インバータ１に直流電圧（母線電圧）を供給するコンバータ１０２に電圧切替信号を出力し、コンバータ１０２の母線電圧を、デルタ結線に対応した母線電圧（例えば、３９０Ｖ）に昇圧する。さらに、制御装置１５０は、電動機２を起動させる。
　次に、制御装置１５０は、デルタ結線での電動機２の駆動を行う。すなわち、インバータ１の出力電圧を制御して、電動機２の回転数を制御する。さらに、制御装置１５０は、室内温度センサ１５４で検出した室内温度と、リモコン１５５により設定された設定温度との温度差ΔＴを取得し、温度差ΔＴに応じて、最大で許容最大回転数（ここでは１３０ｒｐｓ）まで回転数を上昇させる。これにより、圧縮機１４１による冷媒循環量を増加させ、冷房運転の場合には冷房能力を高め、暖房運転の場合には暖房能力を高める。
　また、空調効果により室内温度が設定温度に接近し、温度差ΔＴが減少傾向を示すようになると、制御装置１５０は、温度差ΔＴに応じて電動機２の回転数を減少させる。温度差ΔＴが予め定められたゼロ近傍温度（ただし、０より大）まで減少すると、制御装置１５０は、電動機２を許容最小回転数（ここでは、２０ｒｐｓ）で運転する。
　また、室内温度が設定温度に達した場合（すなわち、温度差ΔＴが０以下となる場合）には、制御装置１５０は、過冷房（又は過暖房）防止のために電動機２の回転を停止する。これにより、圧縮機１４１が停止した状態となる。そして、温度差ΔＴが再び０より大きくなった場合には、制御装置１５０は電動機２の回転を再開する。
　さらに、制御装置１５０は、固定子巻線のデルタ結線からスター結線への切り替えの要否を判断する。すなわち、固定子巻線の結線状態がデルタ結線であって、且つ、上記の温度差ΔＴが閾値ΔＴｒ以下か否かを判断する（ステップＳ１０６）。閾値ΔＴｒは、スター結線に切り替え可能な程度に小さい空調負荷に相当する温度差である。
　この比較の結果、デルタ結線とスター結線に切り替える。固定子巻線の結線状態がデルタ結線で、且つ、温度差ΔＴが閾値ΔＴｒ以下であれば、制御装置１５０は、インバータ１に停止信号を出力し、電動機２の回転を停止する。その後、制御装置１５０は、結線切替部１６０に結線切替信号を出力し、固定子巻線の結線状態をデルタ結線からスター結線に切り替える。続いて、制御装置１５０は、コンバータ１０２に電圧切替信号を出力し、コンバータ１０２の母線電圧をスター結線に対応した電圧（例えば、２８０Ｖ）に降圧し、電動機２の回転を再開する。
　スター結線での運転中に、温度差ΔＴが閾値ΔＴｒより大きければ、制御装置１５０は、電動機２の回転を停止する。その後、制御装置１５０は、結線切替部１６０に結線切替信号を出力し、固定子巻線の結線状態をスター結線からデルタ結線に切り替える。続いて、制御装置１５０は、コンバータ１０２に電圧切替信号を出力し、コンバータ１０２の母線電圧をデルタ結線に対応した電圧（例えば、３９０Ｖ）に昇圧し、電動機２の回転を再開する。
　デルタ結線の場合、スター結線と比べて、電動機２をより高い回転数まで駆動できるため、より大きい負荷に対応することができる。そのため、室内温度と設定温度との温度差ΔＴを短時間で収束させることができる。
　制御装置１５０は、運転停止信号を受信した場合には、電動機２の回転を停止する。その後、制御装置１５０は、固定子巻線の結線状態をスター結線からデルタ結線に切り替える。なお、固定子巻線の結線状態が既にデルタ結線である場合には、その結線状態を維持する。
　その後、制御装置１５０は、空気調和機１０５の停止処理を行う。具体的には、室内送風ファン４７及び室外送風ファン１４６の各ファンモータを停止する。その後、制御装置１５０のＣＰＵ５７が停止し、空気調和機１０５の運転が終了する。
　以上のように、室内温度と設定温度との温度差ΔＴが比較的小さい場合（すなわち、閾値ΔＴｒ以下である場合）には、高効率なスター結線で電動機２を運転する。そして、より大きい負荷への対応が必要な場合、すなわち、温度差ΔＴが閾値ΔＴｒより大きい場合には、より大きい負荷への対応が可能なデルタ結線で電動機２を運転する。そのため、空気調和機１０５の運転効率を向上することができる。
　なお、スター結線からデルタ結線への切り替え時には、電動機２の回転を停止する前に、電動機２の回転数を検出し、検出した回転数が閾値以上か否かの判断を行ってもよい。電動機２の回転数の閾値として、例えば、暖房中間条件に相当する回転数３５ｒｐｓと暖房定格条件に相当する回転数８５ｒｐｓの中間の６０ｒｐｓを用いる。電動機２の回転数が閾値以上であれば、電動機２の回転を停止してデルタ結線への切り替えを行い、コンバータ１０２の母線電圧を昇圧する。
　このように温度差ΔＴに基づく結線切替要否の判断に加えて、電動機２の回転数に基づいて結線切り替え要否の判断を行うことで、より確実な結線切り替えを行うことができる。
　図１７は、空気調和機１０５の動作の一例を示すタイミングチャートである。図１７には、空気調和機１０５の運転状態、並びに室外送風ファン１４６及び電動機２（圧縮機１４１）の駆動状態を示している。室外送風ファン１４６は、空気調和機１０５の電動機２以外の構成要素の一例として示している。
　信号受信部１５６がリモコン１５５から運転起動信号（ＯＮ指令）を受信することにより、ＣＰＵ１５７が起動し、空気調和機１０５が起動状態（ＯＮ状態）となる。空気調和機１０５が起動状態になると、時間ｔ０が経過した後に、室外送風ファン１４６のファンモータが回転を開始する。時間ｔ０は、室内機１０５Ａと室外機１０５Ｂとの間の通信による遅延時間である。
　その後、時間ｔ１が経過した後に、デルタ結線による電動機２の回転が開始される。時間ｔ１は、室外送風ファン１４６のファンモータの回転が安定するまでの待ち時間である。電動機２の回転開始前に室外送風ファン１４６を回転させることで、冷凍サイクルの温度が必要以上に上昇することが防止される。
　図１７の例では、デルタ結線からスター結線への切り替えが行われ、さらにスター結線からデルタ結線への切り替えが行われたのち、リモコン１５５から運転停止信号（ＯＦＦ指令）を受信している。結線の切り替えに要する時間ｔ２は、電動機２の再起動に必要な待ち時間であり、冷凍サイクルにおける冷媒圧力が概ね均等になるまでに必要な時間に設定される。
　リモコン１５５から運転停止信号を受信すると、電動機２の回転が停止し、その後、時間ｔ３が経過したのちに室外送風ファン１４６のファンモータの回転が停止する。時間ｔ３は、冷凍サイクルの温度を十分低下させるために必要な待ち時間である。その後、時間ｔ４が経過したのち、ＣＰＵ１５７が停止し、空気調和機１０５が運転停止状態（ＯＦＦ状態）となる。時間ｔ４は、予め設定された待ち時間である。
　実施の形態３に係る空気調和機１０５においては、結線切替部１６０として実施の形態１又は２の電動機駆動装置の結線切替部３又は４を用いることができる。したがって、結線切替部３又は４に含まれる機械式スイッチであるリレー３１～３３又は４１～４６のスイッチ可動部３１ｅ～３３ｅ又は４１ｅ～４６ｅの状態を、励磁コイル５１ａ～５３ａ又は６１ａ～６６ａの励磁又は非励磁によって切り替えて、固定子巻線の結線状態を適切に切り替えることができる。このため、デルタ結線により電動機２を高速回転で駆動させることができ、且つ、スター結線により電動機２を低速回転で高効率に駆動させることができる。
　また、実施の形態３に係る空気調和機１０５によれば、運転時間が長いと想定される低速回転時に励磁コイル５１ａ～５３ａ又は６１ａ～６６ａの励磁（通電）が不要であり、消費電力を低減することができる。
　なお、以上に説明した空調動作及び結線状態の切替条件は、一例に過ぎず、スター結線とデルタ結線との間の切替え条件は、例えば、モータの回転数、モータ電流、変調率等のような各種条件又は各種条件の組み合わせによって決定することが可能である。
　１　インバータ、　２　電動機、　２ｕ＿１　巻線端子（第１の巻線端子）、　２ｕ＿２　巻線端子（第２の巻線端子）、　２ｖ＿１　巻線端子（第３の巻線端子）、　２ｖ＿２　巻線端子（第４の巻線端子）、　２ｗ＿１　巻線端子（第５の巻線端子）、　２ｗ＿２　巻線端子（第６の巻線端子）、　３，４，１６０　結線切替部、　６，７，１５０　制御部（制御装置）、　１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ　ＭＯＳトランジスタ、　１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ　寄生ダイオード、　１７　コンデンサ、　１８，１９　電力供給線（母線）、　２１　固定子、　２２　ティース部、　２３　回動軸、　２５　回転子、　２６　永久磁石、　２７　スリット、　３１　リレー（第１のリレー）、　３１ａ　第１の端子、　３１ｂ　第２の端子、　３１ｃ　第３の端子、　３１ｅ　スイッチ可動部、　３２　リレー（第２のリレー）、　３２ａ　第４の端子、　３２ｂ　第５の端子、　３２ｃ　第６の端子、　３２ｅ　スイッチ可動部、　３３　リレー（第３のリレー）、　３３ａ　第７の端子、　３３ｂ　第７の端子、　３３ｃ　第８の端子、　３３ｅ　スイッチ可動部、　４１　リレー（第１のリレー）、４１ａ　第１の端子、　４１ｂ　第２の端子、　４１ｅ　スイッチ可動部、　４２　リレー（第２のリレー）、　４２ａ　第３の端子、　４２ｂ　第４の端子、　４２ｅ　スイッチ可動部、　４３　リレー（第３のリレー）、　４３ａ　第５の端子、　４３ｂ　第６の端子、　４３ｅ　スイッチ可動部、　４４　リレー（第４のリレー）、　４４ａ　第７の端子、　４４ｂ　第８の端子、　４４ｅ　スイッチ可動部、　４５　リレー（第５のリレー）、　４５ａ　第９の端子、　４５ｂ　第１０の端子、　４５ｅ　スイッチ可動部、　４６　リレー（第６のリレー）、　４６ａ　第１１の端子、　４６ｂ　第１２の端子、　４６ｅ　スイッチ可動部、　５１ａ，５２ａ，５３ａ，６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ，６６ａ　励磁コイル、　５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂ，６６ｂ　励磁スイッチ、　１０５　空気調和機、　Ｕ　開放巻線（第１の開放巻線）、　Ｖ　開放巻線（第２の開放巻線）、　Ｗ　開放巻線（第３の開放巻線）。

Claims (12)

  1. 　固定子巻線を有する電動機を駆動させる電動機駆動装置であって、
    　前記固定子巻線に接続された機械式スイッチと励磁電流の通電又は非通電によって前記機械式スイッチを開閉させる励磁コイルとを有し、前記機械式スイッチの開閉によって前記固定子巻線の結線状態を第１の結線状態及び前記第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部と、
    　前記固定子巻線に交流駆動電圧を供給するインバータと
    　を具備する電動機駆動装置。
  2. 　前記固定子巻線は、第１の開放巻線と第２の開放巻線とを有し、
    　前記第１の開放巻線は、前記インバータに接続された第１の巻線端子と、前記結線切替部に接続された第２の巻線端子とを有し、
    　前記第２の開放巻線は、前記インバータに接続された第３の巻線端子と、前記結線切替部に接続された第４の巻線端子とを有し、
    　前記結線切替部は、前記励磁コイルに励磁電流が通電されているときに前記第１の開放巻線の前記第２の巻線端子と前記第２の開放巻線の前記第４の巻線端子とを互いに接続することで、前記固定子巻線の結線状態を前記第１の結線状態に切り替える
    　請求項１に記載の電動機駆動装置。
  3. 　前記結線切替部は、前記励磁コイルに励磁電流が通電されていないときに前記第１の開放巻線の前記第２の巻線端子と前記第２の開放巻線の前記第４の巻線端子とを前記インバータに接続することで、前記固定子巻線の結線状態を前記第２の結線状態に切り替える
    　請求項２に記載の電動機駆動装置。
  4. 　前記固定子巻線は、第３の開放巻線をさらに有し、
    　前記第３の開放巻線は、前記インバータに接続された第５の巻線端子と、前記結線切替部に接続された第６の巻線端子とを有し、
    　前記結線切替部は、前記励磁コイルに励磁電流が通電されているときに前記第１の開放巻線の前記第２の巻線端子と前記第２の開放巻線の前記第４の巻線端子と前記第３の開放巻線の第６の巻線端子とを互いに接続することで、前記固定子巻線の結線状態を前記第１の結線状態であるスター結線に切り替える
    　請求項２又は３に記載の電動機駆動装置。
  5. 　前記結線切替部は、前記励磁コイルに励磁電流が通電されていないときに前記第１の開放巻線の前記第２の巻線端子と前記第２の開放巻線の前記第４の巻線端子と前記第３の開放巻線の前記第６の巻線端子とを前記インバータに接続することで、前記固定子巻線の結線状態を前記第２の結線状態であるデルタ結線に切り替える
    　請求項４に記載の電動機駆動装置。
  6. 　前記機械式スイッチは、第１のリレー、第２のリレー、及び第３のリレーを有し、
    　前記第１のリレーは、前記インバータに接続された第１の端子と、第２の端子と、前記第１の開放巻線の前記第２の巻線端子に接続され、前記第１の端子及び前記第２の端子のいずれかに接続される第３の端子とを有し、
    　前記第２のリレーは、前記インバータに接続された第４の端子と、前記第２の端子に接続された第５の端子と、前記第２の開放巻線の前記第４の巻線端子に接続され、前記第４の端子及び前記第５の端子のいずれかに接続される第６の端子とを有し、
    　前記第３のリレーは、前記インバータに接続された第７の端子と、前記第２の端子及び前記第５の端子に接続された第８の端子と、前記第３の開放巻線の前記第６の巻線端子に接続され、前記第７の端子及び前記第８の端子のいずれかに接続される第９の端子とを有し、
    　前記結線切替部は、前記第２の端子と前記第３の端子を接続し、且つ前記第５の端子と前記第６の端子とを接続し、且つ前記第８の端子と前記第９の端子とを接続することで、前記固定子巻線の結線状態を前記第１の結線状態に切り替える
    　請求項４又は５に記載の電動機駆動装置。
  7. 　前記結線切替部は、前記第１の端子と前記第３の端子を接続し、且つ前記第４の端子と前記第６の端子とを接続し、且つ前記第７の端子と前記第９の端子とを接続することですることで、前記結線状態を前記第２の結線状態に切り替える
    　請求項６に記載の電動機駆動装置。
  8. 　前記機械式スイッチは、第１のリレー、第２のリレー、第３のリレー、第４のリレー、第５のリレー、及び第６のリレーを有し、
    　前記第１のリレーは、前記インバータに接続された第１の端子と、前記第１の開放巻線の前記第２の巻線端子に接続された第２の端子とを有し、
    　前記第２のリレーは、第３の端子と、前記第１の開放巻線の前記第２の巻線端子に接続された第４の端子とを有し、
    　前記第３のリレーは、前記インバータに接続された第５の端子と、前記第２の開放巻線の前記第４の巻線端子に接続された第６の端子とを有し、
    　前記第４のリレーは、前記第３の端子に接続された第７の端子と、前記第２の開放巻線の前記第４の巻線端子に接続された第８の端子とを有し、
    　前記第５のリレーは、前記インバータに接続された第９の端子と、前記第３の開放巻線の前記第６の巻線端子に接続された第１０の端子とを有し、
    　前記第６のリレーは、前記第３の端子及び前記第７の端子に接続された第１１の端子と、前記第３の開放巻線の前記第６の巻線端子に接続された第１２の端子とを有し、
    　前記結線切替部は、
    　前記第１の端子と前記第２の端子との間を開状態とし、前記第５の端子と前記第６の端子との間を開状態とし、前記第９の端子と前記第１０の端子との間を開状態とし、前記第３の端子と前記第４の端子との間を閉状態とし、前記第７の端子と前記第８の端子との間を閉状態とし、前記第１１の端子と前記第１２の端子との間を閉状態とすることで、前記固定子巻線の結線状態を前記第１の結線状態に切り替える
    　請求項４又は５に記載の電動機駆動装置。
  9. 　前記結線切替部は、
    　前記第１の端子と前記第２の端子との間を閉状態とし、前記第５の端子と前記第６の端子との間を閉状態とし、前記第９の端子と前記第１０の端子との間を閉状態とし、前記第３の端子と前記第４の端子との間を開状態とし、前記第７の端子と前記第８の端子との間を開状態とし、前記第１１の端子と前記第１２の端子との間を開状態とすることで、前記固定子巻線の結線状態を前記第２の結線状態に切り替える
    　請求項８に記載の電動機駆動装置。
  10. 　前記結線切替部及び前記インバータを制御する制御部をさらに有し、
    　前記制御部は、前記電動機の駆動の停止中に、前記結線切替部に前記結線状態の切り替えを実行させる請求項１から９のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
  11. 　前記制御部は、前記電動機の起動開始前に、前記結線切替部に前記結線状態を前記第２の結線状態に切り替えさせる請求項１０に記載の電動機駆動装置。
  12. 　固定子巻線を有する電動機と、
    　前記電動機によって駆動される圧縮機と、
    　前記電動機を駆動させる電動機駆動装置と
    　を具備する空気調和機であって、
    　前記電動機駆動装置は、
    　前記固定子巻線に接続された機械式スイッチと励磁電流の通電又は非通電によって前記機械式スイッチを開閉させる励磁コイルとを有し、前記機械式スイッチの開閉によって前記固定子巻線の結線状態を第１の結線状態及び前記第１の結線状態と異なる第２の結線状態のいずれかに切り替える結線切替部と、
    　前記固定子巻線に交流駆動電圧を供給するインバータとを具備する
    　空気調和機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021171562A1 (ja) * 2020-02-28 2021-09-02 三菱電機株式会社 電動機駆動装置及び空気調和機
WO2022176078A1 (ja) * 2021-02-17 2022-08-25 三菱電機株式会社 電動機駆動装置、冷凍サイクル装置、空気調和機、給湯器および冷蔵庫
US20220399846A1 (en) * 2020-02-20 2022-12-15 Mitsubishi Electric Corporation Air conditioning apparatus

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111355422A (zh) * 2020-04-16 2020-06-30 芜湖美智空调设备有限公司 驱动控制电路、驱动方法、装置、压缩机和空调设备
US11770087B2 (en) * 2021-04-23 2023-09-26 Trane International Inc. Mode switching for a centrifugal compressor
CN117674676A (zh) * 2022-08-29 2024-03-08 佛山市顺德区美的电子科技有限公司 电机驱动电路的控制方法、控制装置、空调器及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57180582A (en) * 1981-04-27 1982-11-06 Hitachi Ltd Man conveyor device
JPS63234885A (ja) * 1987-03-19 1988-09-30 Toshiba Corp 電動機運転装置
JPH04355697A (ja) * 1991-06-04 1992-12-09 Toshiba Corp 電気自動車のモータ駆動制御装置
JPH1080152A (ja) * 1996-09-06 1998-03-24 Hitachi Ltd フォークリフト用インバータ装置
JP2006246674A (ja) * 2005-03-07 2006-09-14 Mitsubishi Electric Corp 電動機駆動装置、電動機駆動方法及び圧縮機
JP2013028877A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Toyota Industries Corp 織機における運転制御装置及び運転制御方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL257282A (ja) * 1959-10-31
JPS6033574U (ja) 1984-07-18 1985-03-07 株式会社日立製作所 乗客コンベア装置
JPS63206195A (ja) * 1987-02-23 1988-08-25 Fuji Electric Co Ltd インバ−タ電源駆動モ−タ
JPH0533863Y2 (ja) 1987-12-15 1993-08-27
JPH03265489A (ja) * 1990-03-15 1991-11-26 Canon Electron Inc モータ駆動回路
JPH07298682A (ja) * 1994-04-18 1995-11-10 Fanuc Ltd 誘導電動機の誘導電圧低減方法、及び誘導電圧低減装置
DE4431347C2 (de) * 1994-09-02 2000-01-27 Mannesmann Sachs Ag Wicklungsumschaltbarer elektromotorischer Antrieb für ein Fahrzeug
JP2000121768A (ja) 1998-10-19 2000-04-28 Hitachi Ltd 原子炉の制御棒制御装置
KR100383072B1 (ko) * 2000-11-03 2003-05-09 삼화이오씨알 주식회사 스타-델타 접촉기
US6493924B2 (en) 2000-12-02 2002-12-17 Kendro Laboratory Products, Inc. Method for enabling a high torque/high speed brushless DC motor
JP4821060B2 (ja) * 2001-06-29 2011-11-24 いすゞ自動車株式会社 グロープラグ通電制御装置
US6894455B2 (en) * 2003-04-30 2005-05-17 Remy Inc. Performance improvement of integrated starter alternator by changing stator winding connection
JP4722069B2 (ja) * 2007-03-15 2011-07-13 三菱電機株式会社 電動機駆動装置および電動機駆動方法並びに冷凍空調装置
WO2009070089A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 Joensson Ragnar Method and system for controlling an electric ac motor
JP2009216324A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Toshiba Carrier Corp 空気調和機
WO2014002251A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 三菱電機株式会社 ヒートポンプ装置、ヒートポンプシステム、空気調和機および冷凍機
JP2014096915A (ja) * 2012-11-09 2014-05-22 Hitachi Automotive Systems Ltd 自動車用電動アクチュエータ
WO2016015147A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Tm4 Inc. Multiple phase electric machine, drive and control
JP6491455B2 (ja) * 2014-10-28 2019-03-27 シャープ株式会社 電動機
US10507707B2 (en) * 2015-06-12 2019-12-17 Ford Global Technologies, Llc Controlling HVAC compressor speed in a vehicle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57180582A (en) * 1981-04-27 1982-11-06 Hitachi Ltd Man conveyor device
JPS63234885A (ja) * 1987-03-19 1988-09-30 Toshiba Corp 電動機運転装置
JPH04355697A (ja) * 1991-06-04 1992-12-09 Toshiba Corp 電気自動車のモータ駆動制御装置
JPH1080152A (ja) * 1996-09-06 1998-03-24 Hitachi Ltd フォークリフト用インバータ装置
JP2006246674A (ja) * 2005-03-07 2006-09-14 Mitsubishi Electric Corp 電動機駆動装置、電動機駆動方法及び圧縮機
JP2013028877A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Toyota Industries Corp 織機における運転制御装置及び運転制御方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3534530A4 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220399846A1 (en) * 2020-02-20 2022-12-15 Mitsubishi Electric Corporation Air conditioning apparatus
US11996793B2 (en) * 2020-02-20 2024-05-28 Mitsubishi Electric Corporation Air conditioning apparatus
WO2021171562A1 (ja) * 2020-02-28 2021-09-02 三菱電機株式会社 電動機駆動装置及び空気調和機
WO2022176078A1 (ja) * 2021-02-17 2022-08-25 三菱電機株式会社 電動機駆動装置、冷凍サイクル装置、空気調和機、給湯器および冷蔵庫
EP4297270A4 (en) * 2021-02-17 2024-04-10 Mitsubishi Electric Corp ELECTRIC MOTOR DRIVE DEVICE, REFRIGERATION CYCLE DEVICE, AIR CONDITIONING SYSTEM, WATER HEATER AND REFRIGERATOR
JP7486656B2 (ja) 2021-02-17 2024-05-17 三菱電機株式会社 電動機駆動装置、冷凍サイクル装置、空気調和機、給湯器および冷蔵庫

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