特開 2019-180152 モータ駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-180152(P2019-180152A)

(43)【公開日】2019年10月17日

(54)【発明の名称】モータ駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/024 20160101AFI20190920BHJP

【ＦＩ】

   H02P25/024

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-68301(P2018-68301)

(22)【出願日】2018年3月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100103229

【弁理士】

【氏名又は名称】福市 朋弘

(72)【発明者】

【氏名】木戸 尚宏

(72)【発明者】

【氏名】清水 峻介

(72)【発明者】

【氏名】日比野 寛

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA06

5H505CC05

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE30

5H505HB01

5H505JJ03

5H505LL22

5H505LL24

(57)【要約】

【課題】モータの永久磁石の残留磁束密度の不可逆的増加を容易にする。
【解決手段】モータ１Ａは、永久磁石１１１，１１２を有する界磁子１１と、電機子巻線１２１を有する電機子１２とを有する。電機子巻線１２１に交流の第１の電流が流れて交番磁界を発生させる。第２の電流が流れて変更磁界を発生させる。電機子１２は、交番磁界によって界磁子１１に対して相対的に回転する。変更磁界は永久磁石１１１の残留磁束密度を不可逆的に変更する磁界である。モータ駆動装置は、交流電源と、制御部とを備える。交流電源は、第１の電流、第２の電流を電機子巻線１２１に供給する。制御部は交流電源に対し、界磁磁束を示す磁束ベクトルと変更磁界を示す磁界ベクトルとの位相差が、変更磁界によって残留磁束密度を不可逆的に増加させる範囲にある第１状態で、第２の電流を電機子巻線に供給させる。その後、第１の電流を電機子巻線に供給させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

残留磁束密度（Ｂｒ）を有し、界磁磁束（φｒ）を発生させる永久磁石（１１１，１１２）を有する界磁子（１１Ａ，１１Ｂ）と、
交流の第１の電流（Ｉ１）が流れて交番磁界を発生させ、第２の電流（Ｉ２）が流れて前記残留磁束密度を不可逆的に変更する磁界である変更磁界を発生させる電機子巻線（１２１）を有し、前記交番磁界によって前記界磁子に対して相対的に回転する電機子（１２）と
を有するモータ（１Ａ，１Ｂ）を駆動する装置であって、
前記第１の電流と前記第２の電流とを前記電機子巻線に供給する交流電源（２）と、
前記交流電源に対し、前記界磁磁束（φｒ）を示す磁束ベクトルと前記変更磁界を示す磁界ベクトルとの位相差が前記変更磁界によって前記残留磁束密度を不可逆的に増加させる範囲にある第１状態で前記第２の電流を前記電機子巻線に供給させてから前記第１の電流を前記電機子巻線に供給させる制御部（４）と
を備える、モータ駆動装置（１０）。

【請求項2】

前記制御部（４）は前記交流電源（２）に対して、前記第１状態が得られる第３の電流（Ｉ３）を流す期間（０〜ｔ１）と前記第２の電流（Ｉ２）を流す期間（ｔ２〜ｔ３）との間に所定期間（ｔ１〜ｔ２）の無通電期間を設けさせる、請求項１記載のモータ駆動装置（１０）。

【請求項3】

前記制御部（４）は前記交流電源（２）に対して、前記第１状態が得られる第３の電流（Ｉ３）を流した直後に前記第２の電流（Ｉ２）を流させる、請求項１記載のモータ駆動装置（１０）。

【請求項4】

前記モータ（１Ａ，１Ｂ）は、冷凍回路（９）に設けられて冷媒（Ｆ）を圧縮する圧縮機の駆動に採用され、
前記冷凍回路は前記冷媒が循環する蒸発器（９４）、凝縮器（９２）、膨張機構（９３）を備え、
前記蒸発器、前記凝縮器、前記膨張機構、前記圧縮機のうちのいずれか一つによる、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の圧力と前記圧縮機に吸入される前記冷媒の圧力との差である圧力差の制御によって前記第１状態が得られる、請求項１記載のモータ駆動装置（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は永久磁石を用いたモータに関する。

【背景技術】

【0002】

永久磁石を用いたモータに対し、当該永久磁石の磁束密度を、モータに流れる電流を利用して可変とする技術が公知である（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２５９１９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では永久磁石の磁化に先立ち、回転子の位相が予め決められた範囲にあるか否かの判断が行われる。本開示はモータの永久磁石の残留磁束密度の不可逆的増加を容易にする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

モータ駆動装置（１０）は、モータ（１Ａ，１Ｂ）を駆動する装置である。モータ（１Ａ，１Ｂ）は、残留磁束密度（Ｂｒ）を有し、界磁磁束（φｒ）を発生させる永久磁石（１１１，１１２）を有する界磁子（１１Ａ，１１Ｂ）と、交流の第１の電流（Ｉ１）が流れて交番磁界を発生させ、第２の電流（Ｉ２）が流れて前記残留磁束密度を不可逆的に変更する磁界である変更磁界を発生させる電機子巻線（１２１）を有し、前記交番磁界によって前記界磁子に対して相対的に回転する電機子（１２）とを有する。

【0006】

モータ駆動装置（１０）の第１の態様は、前記第１の電流と前記第２の電流とを前記電機子巻線に供給する交流電源（２）と、前記交流電源に対し、前記界磁磁束（φｒ）を示す磁束ベクトルと前記変更磁界を示す磁界ベクトルとの位相差が前記変更磁界によって前記残留磁束密度を不可逆的に増加させる範囲にある第１状態で前記第２の電流を前記電機子巻線に供給させてから前記第１の電流を前記電機子巻線に供給させる制御部（４）とを備える。

【0007】

モータ駆動装置（１０）の第２の態様は、その第１の態様であって、前記制御部（４）は前記交流電源（２）に対して、前記第１状態が得られる第３の電流（Ｉ３）を流す期間（０〜ｔ１）と前記第２の電流（Ｉ２）を流す期間（ｔ２〜ｔ３）との間に所定期間（ｔ１〜ｔ２）の無通電期間を設けさせる。

【0008】

モータ駆動装置（１０）の第３の態様は、その第１の態様であって、前記制御部（４）は前記交流電源（２）に対して、前記第１状態が得られる第３の電流（Ｉ３）を流した直後に前記第２の電流（Ｉ２）を流させる。

【0009】

モータ駆動装置（１０）の第４の態様は、その第１の態様であって、前記モータ（１Ａ，１Ｂ）は、冷凍回路（９）に設けられて冷媒（Ｆ）を圧縮する圧縮機の駆動に採用され、前記冷凍回路は前記冷媒が循環する蒸発器（９４）、凝縮器（９２）、膨張機構（９３）を備え、前記蒸発器、前記凝縮器、前記膨張機構、前記圧縮機のうちのいずれか一つによる、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の圧力と前記圧縮機に吸入される前記冷媒の圧力との差である圧力差の制御によって前記第１状態が得られる。

【0010】

本開示によればモータの永久磁石の残留磁束密度の不可逆的増加を容易にする。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】この実施の形態で説明される技術を適用できるモータの構造を示す断面図である。

【図2】この実施の形態で説明される技術を適用できるモータの構造を示す断面図である。

【図3】この実施の形態で説明される技術を適用できる他のモータの構造を示す断面図である。

【図4】この実施の形態で説明される技術を適用できる他のモータの構造を示す断面図である。

【図5】増磁処理の前後の界磁磁束を示すベクトル図である。

【図6】変更磁界を示すベクトル図である。

【図7】変更磁界を示すベクトル図である。

【図8】変更磁界を示すベクトル図である。

【図9】第１状態として望ましい範囲を示すベクトル図である。

【図10】モータ駆動装置の構成を、その周辺と共に例示するブロック図である。

【図11】電流およびその振幅の波形を示すグラフである。

【図12】電流およびその振幅の波形を示すグラフである。

【図13】本実施の形態の処理を例示するフローチャートである。

【図14】電流およびその振幅の波形を示すグラフである。

【図15】電流およびその振幅の波形を示すグラフである。

【図16】冷凍回路の構成を例示するブロック図である。

【図17】凝縮器の内部構成をその周辺とともに示すブロック図である。

【図18】永久磁石の磁化曲線を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１および図２は、この実施の形態で説明される技術を適用できるモータ１Ａの構造を示す断面図である。当該断面はモータ１Ａの回転軸Ｊに垂直である。

【0013】

モータ１Ａは界磁子１１Ａと電機子１２とを有する。界磁子１１Ａはコア１１０と永久磁石１１１，１１２とを有する。図１および図２では永久磁石１１１，１１２がコア１１０に埋め込まれた構成が例示されており、モータ１Ａはいわゆる埋め込み磁石型同期電動機として例示されるが、表面磁石型同期電動機であってもよい。図１では極対数２の界磁子１１Ａが例示されており、４個の永久磁石１１２が配置されている。また回転軸Ｊを中心とする周方向において、１個の永久磁石１１２の両側にそれぞれ永久磁石１１１が配置されている。つまり図１では界磁子１１Ａの一つの磁極において、１個の永久磁石１１１とこれを周方向で挟む２個の永久磁石１１２が設けられている。

【0014】

電機子１２１に与えられる界磁磁束φｒは、永久磁石１１１，１１２がそれぞれ発生する界磁磁束の合成である。永久磁石１１１，１１２はそれぞれ残留磁束密度Ｂｒ１，Ｂｒ２（後に説明される図１８も参照）を有する。界磁子１１Ａの一つの磁極を構成する永久磁石１１１，１１２は、これらを纏めて、残留磁束密度Ｂｒを有する永久磁石として把握することができる。

【0015】

コア１１０には開孔１１３が回転軸Ｊに平行に開き、開孔１１３には不図示のシャフトが固定される。

【0016】

電機子１２は電機子巻線１２１と、ティース１２２とを備え、電機子巻線１２１はティース１２２に巻回される。複数のティース１２２は界磁子１１Ａと反対側で不図示のバックヨークで連結されてもよい。ティース１２２は界磁子１１Ａの周囲に環状に配置されている。図１および図２ではティース１２２が６個設けられており、モータ１Ａの構成としていわゆる４極６スロットの構成で例示される。

【0017】

図１および図２では電機子巻線１２１は集中巻でティース１２２に設けられている構成が例示されるが、電機子巻線１２１として分布巻の構成が採用されてもよい。図１および図２ではモータ１Ａがいわゆるインナーロータ型の構成を採っている場合が例示されるが、アウターロータ型の構成を採ってもよい。

【0018】

電機子巻線１２１に交流の電流Ｉ１（図１および図２では図示省略、後述する図１１、図１２、図１４、図１５参照）が流れて交番磁界（図１および図２では図示省略）が発生する。電機子１２は交番磁界によって界磁子１１Ａに対して相対的に回転する。例えば電機子１２は不図示の他の部材に固定され、界磁子１１Ａが回転軸Ｊを中心として回転する。

【0019】

電機子巻線１２１に電流Ｉ２（図１および図２では図示省略、後述する図１１、図１２、図１４、図１５参照）が流れて変更磁界Ｈ２（図２参照）が発生する。変更磁界Ｈ２は残留磁束密度Ｂｒを不可逆的に変更する磁界である。例えば残留磁束密度Ｂｒ１は変更磁界Ｈ２によって不可逆的に増加され、残留磁束密度Ｂｒ２は変更磁界Ｈ２によって不可逆的に増加しない。例えば永久磁石１１２の保磁力Ｈｃ２は永久磁石１１１の保磁力Ｈｃ１よりも大きい（後に説明される図１８も参照）。

【0020】

モータ１Ａが高い回転速度で駆動される場合、残留磁束密度Ｂｒ１を、ひいては残留磁束密度Ｂｒを不可逆的に変更（具体的には不可逆的な減少；以下「減磁処理」と称す）し、逆起電力が低減される。例えば高い回転速度でモータ１Ａが駆動された後、低い回転速度でモータ１Ａを駆動する必要がなければ、減磁処理を受けて減少した残留磁束密度Ｂｒが維持されてモータ１Ａが停止する場合がある。

【0021】

モータ１Ａを起動させる前に、モータ１Ａの起動時のトルクを高めるために、変更磁界Ｈ２によって残留磁束密度Ｂｒを増大することが望ましい。具体的には残留磁束密度Ｂｒ１を不可逆的に増大（具体的には不可逆的な増大；以下「増磁処理」と称す）することが望ましい。

【0022】

図１および図２はいずれも、モータ１Ａを起動させる前であって、増磁処理を行う前の状態の界磁子１１Ａと電機子１２との位置関係を示す。但し図１では説明の都合上、増磁処理に採用される変更磁界Ｈ２も併記した。

【0023】

図１および図２で示された構造では、一つの磁極において永久磁石１１２と一対の永久磁石１１１とが線対称となっている場合が例示されている。具体的には回転軸Ｊを中心とする径方向の直線であって周方向における永久磁石１１２の中心を通る直線に対して線対称である構造が例示されている。一対の永久磁石１１１の残留磁束密度Ｂｒ１同士が等しければ、界磁磁束φｒは当該直線に沿って発生する。

【0024】

図１において方向Ｍは増磁処理前の界磁磁束φｒの位相（電気角での位相；以下同様）を幾何学的な角度として模式的に示す。方向Ｄはその方向に磁界をかけると、永久磁石の磁化方向がそろう方向が最も大きくなる方向と同じ方向の磁界を発生する方向として模式的に示す。上述の対称性から方向Ｍ，Ｄは一致して示される。

【0025】

一般に増磁処理前の界磁子１１Ａと電機子１２との位置関係は不明である。よってこの位置関係によっては、変更磁界Ｈ２を印加することにより、残留磁束密度Ｂｒ１を減少させてしまう可能性がある。

【0026】

そこで、界磁子１１Ａと電機子１２との位置関係が、変更磁界Ｈ２によって残留磁束密度Ｂｒ（より具体的には残留磁束密度Ｂｒ１）を不可逆的に増加させる範囲にある状態（以下「第１状態」と称す）で、変更磁界Ｈ２を印加する技術を説明する。以下、第１状態を得るための処理を「前処理」と称す。

【0027】

図１では界磁子１１Ａと電機子１２との位置関係を上述の所定範囲に収めるための磁界（以下「前処理磁界」と称す）Ｈ３を、その印加前の界磁子１１Ａと電機子１２との位置関係と共に示す。図１において、界磁磁束φｒの位相と前処理磁界Ｈ３の位相との差である位相差δを幾何学的な角度として模式的に示した。但し、図１では角度が機械角として現れるので、位相差δ／Ｐｎ（Ｐｎ：極対数（ここでは２））が示される。

【0028】

前処理磁界Ｈ３の大きさは、増磁処理を適切に行える観点から、変更磁界Ｈ２の大きさよりも小さいことが望ましい。

【0029】

このような位相差δが存在する位置関係にある界磁子１１Ａを、前処理磁界Ｈ３を印加することによって移動させる。前処理磁界Ｈ３は、電機子巻線１２１に電流Ｉ３（図１および図２において不図示、後述する図１１、図１２、図１４、図１５参照）が流れることによって発生する。

【0030】

図２は前処理磁界Ｈ３が引加された後の第１状態を示す。前処理によって位相差δは０となる。図２では変更磁界Ｈ２も併記した。ここでは一つの磁極における一対の永久磁石１１１の残留磁束密度Ｂｒ１が、減磁処理において均等に減少し、増磁処理において均等に増大して、上記の対称性から、増磁処理の前後でも方向Ｄ，Ｍの一致が維持される場合が例示される。

【0031】

このように一つの磁極において永久磁石１１１，１１２の対称性があれば、増磁処理の前後でも方向Ｄ，Ｍが一致するので、前処理磁界Ｈ３によって第１状態を一つに決定することができる。

【0032】

次にかかる対称性がない場合について説明する。図３および図４は、この実施の形態で説明される技術を適用できる他のモータ１Ｂの構造を示す断面図である。当該断面はモータ１Ｂの回転軸Ｊに垂直である。

【0033】

モータ１Ｂは界磁子１１Ｂと電機子１２とを有する。モータ１Ｂとモータ１Ａとの相違は界磁子１１Ｂと界磁子１１Ａとの相違である。界磁子１１Ｂと界磁子１１Ａとの相違は一つの磁極において設けられる永久磁石１１１，１１２の個数および配置の相違である。

【0034】

界磁子１１Ｂでは周方向に永久磁石１１１，１１２が交互に配置される。よって一つの磁極においては、永久磁石１１１，１１２が隣接してそれぞれ１個ずつ設けられる。よって永久磁石１１１が減磁処理を受けた後に増磁処理を受けていなければ、界磁磁束φｒの位相と方向Ｄとは位相差θで相違する。図３および図４において位相差θを方向Ｍ，Ｄの間の角度として幾何学的な角度として模式的に示す。但し、図３及び図４では角度が機械角として現れるので、位相差δ／Ｐｎ，θ／Ｐｎ（Ｐｎ：極対数（ここでは２））が示される。

【0035】

図１と同様に図３では前処理磁界Ｈ３を、その印加前の界磁子１１Ｂと電機子１２との位置関係と共に示す。図４は前処理の後、増磁処理前の界磁子１１Ｂと電機子１２との位置関係を、変更磁界Ｈ２と共に示す。

【0036】

前処理によって位相差δは０となるが、増磁処理前は位相差θは維持されたままである。これは図１および図２においても同様であるものの、位相差θが０である特別な場合であったので、明確には現れなかった。

【0037】

このように、一つの磁極において永久磁石１１１，１１２の対称性がなければ、増磁処理の前後で方向Ｄ，Ｍが不一致のまま維持されるので、前処理磁界Ｈ３によって第１状態を一つに決定することはできない。換言すれば第１状態は増磁処理の前の残留磁束密度Ｂｒ１，Ｂｒ２に依存する。

【0038】

しかし第１状態ではこの位相差θが所定の範囲に収まるので、変更磁界Ｈ２を用いても残留磁束密度Ｂｒ１を減少させない。また位相差θは永久磁石１１１，１１２の磁気特性（残留磁束密度Ｂｒ１，Ｂｒ２を含む磁化曲線など）を含めた界磁子１１Ｂの構造からその最大値を求めることが可能である。よって増磁処理に必要な変更磁界Ｈ２の大きさも当該最大値と永久磁石１１１の磁気特性とから求めることができる。

【0039】

図５は増磁処理の前後の界磁磁束を示すベクトル図である。但し方向Ｍ，Ｄは幾何学的位置ではなく位相として示した（他のベクトル図でも同様）。残留磁束密度Ｂｒが不可逆的に減少された界磁磁束φｍと、残留磁束密度Ｂｒが不可逆的に増加された界磁磁束φＭとが示される。界磁磁束φｍの大きさは界磁磁束φＭの大きさよりも小さい。

【0040】

図５では界磁磁束φｍとして最も残留磁束密度Ｂｒが減少したものを、界磁磁束φＭとして最も残留磁束密度Ｂｒが増加したものを、それぞれ想定している。方向Ｄと界磁磁束φＭの位相とが一致する場合には、界磁磁束φｍ，φＭの位相差θｏは上述の位相差θの最大値である。

【0041】

図５では、モータ１（これはモータ１Ａ，１Ｂを総称する：以下同様）の起動前の状態での界磁磁束φｒが界磁磁束φｍであるとして、界磁磁束φｍの位相を方向Ｍで表した。上述のように方向Ｄと界磁磁束φＭの位相とが一致することを、界磁磁束φＭの位相を方向Ｄに採用して表した。

【0042】

図６および図７は変更磁界Ｈ２を示すベクトル図である。残留磁束密度Ｂｒ１の増大に必要な磁界の大きさは永久磁石１１１の磁化特性から予め設定できる。この磁界の大きさに、変更磁界Ｈ２の方向Ｄの成分Ｈ２Ｍの大きさが設定される。

【0043】

実際の位相差θは検出されず、予め計算される位相差θｏが既知であるので、変更磁界Ｈ２の位相を界磁磁束φｍ，φＭの位相の中間に設定すれば、必要な変更磁界Ｈ２の大きさは最小となる。そしてこのときに必要な変更磁界Ｈ２の大きさ｜Ｈ２｜は成分Ｈ２Ｍの大きさ｜Ｈ２Ｍ｜を用いて、｜Ｈ２Ｍ｜／tan（θｏ／２）で表される。

【0044】

図７は実際の位相差θが０の場合であり、方向Ｄ，Ｍは一致する。これは図１および図２で示されたような、一つの磁極における永久磁石１１１，１１２が線対称性に配置されている場合に相当する。この場合においても、｜Ｈ２Ｍ｜／tan（θｏ／２）の大きさの変更磁界Ｈ２で、残留磁束密度Ｂｒ１の増大に必要な増磁処理を行えることは明白である。

【0045】

図８は変更磁界Ｈ２の向きを変動させる態様を示すベクトル図である。位相差θが０〜θｏのいずれであっても、増磁処理の後の界磁磁束φｒの位相は、界磁磁束φＭの位相（方向Ｄ２で示す）と界磁磁束φｍの位相（方向Ｄ１で示す）との間にある。よって変更磁界Ｈ２は、その大きさを｜Ｈ２Ｍ｜／tan（θｏ／２）として、方向Ｄ１で示された位相を有する磁界Ｈ２１と方向Ｄ２で示された位相を有する磁界Ｈ２２との間の範囲Ｒ４に亘って変動すれば、増磁処理が行える。

【0046】

但し、界磁子１１の位置を移動させない観点から、変更磁界Ｈ２が交番する周波数は、モータ１が回転できない程度に高く設定することが望ましい。

【0047】

なお、図１から図４においては、変更磁界Ｈ２の位相を幾何学的に示す方向は図示されていない。図４においても方向Ｍ，Ｄはそれぞれ増磁処理前の界磁磁束φｒの位相と、上述の方向Ｄとを示すが、図４で変更磁界Ｈ２を模式的に示す矢印と方向Ｍとの間の幾何学的関係は、必ずしも変更磁界Ｈ２の位相と、増磁処理前の界磁磁束φｒの位相との関係を幾何学的に示すものではない。変更磁界Ｈ２を模式的に示す矢印と方向Ｄとの間の幾何学的関係についても同様である。

【0048】

本実施の形態では、界磁子１１の位置が予め決められた範囲に収められる。よって界磁子１１の位置が予め決められた範囲にあるか否かの判断を行う必要がなく、永久磁石１１１，１１２の残留磁束密度Ｂｒの不可逆的増加を容易にする。

【0049】

図１から図４では、前処理磁界Ｈ３によって位相差δが０となる場合を例示した。この場合、増磁処理前の界磁磁束φｒの位相を示す方向Ｍによって増磁処理を行う直前の界磁子１１の位置が一意に定まる。

【0050】

しかし第１状態としては、必ずしも界磁子１１の位置にそのような一意性は必要ない。変更磁界Ｈ２によって残留磁束密度Ｂｒの不可逆的増加が得られれば足りる。

【0051】

図９は第１状態として望ましい範囲を示すベクトル図である。方向Ｄと、最も残留磁束密度Ｂｒが減少したときの界磁磁束φｍとの位相を示す方向Ｍ１と、最も残留磁束密度Ｂｒが増加したときの界磁磁束φＭとの位相を示す方向Ｍ２とを示す。

【0052】

変更磁界Ｈ２によって増磁可能な位相の範囲の大きさは位相差に換算してπである。領域Ｒ１は、増磁処理前の残留磁束密度Ｂｒが既に最も増加していた値であるときを想定した、前処理後の界磁磁束φｒの位相の望ましい範囲である。領域Ｒ２は、増磁処理前の残留磁束密度Ｂｒが最も減少した値であるときを想定した、前処理後の界磁磁束φｒの位相の望ましい範囲である。

【0053】

増磁処理前は、残留磁束密度Ｂｒがどの程度の値を有しているか不明である。よって前処理後の界磁磁束φｒの位相は方向Ｍ１，Ｍ２で表される位相の区間に存在する。よって前処理によって得られる第１状態として望ましい界磁磁束φｒの位相は、領域Ｒ１，Ｒ２が重複する領域Ｒ０の範囲にある。

【0054】

ここでは方向Ｍ１が方向Ｍ２に対して進相している場合が例示されており、この場合の領域Ｒ０は方向Ｄに対して（π／２−θｏ）で遅相している位相から、方向Ｄに対してπ／２進相している位相までの、（π−θｏ）の範囲である。

【0055】

なお、図６のベクトル図で例示された変更磁界Ｈ２の方向Ｄの成分は大きさ｜Ｈ２Ｍ｜を有する。よってこの成分を、変更磁界を示す磁界ベクトルＨ２Ｍと見ることができる。このことと、上述の領域Ｒ０の範囲が方向Ｄを基準として示すことができることとを合わせて考えれば、界磁磁束φｒを示すベクトルを用いて、第１状態を以下のように説明することができる：
界磁磁束φｒを示す磁束ベクトルと、変更磁界を示す磁界ベクトルＨ２Ｍとの位相差が、変更磁界によって残留磁束密度Ｂｒを不可逆的に増加させる範囲にある状態。

【0056】

そしてこのような第１状態において増磁処理を行う。増磁処理を行ってから、モータ１を駆動させる交番磁界を発生させる。

【0057】

磁界ベクトルＨ２Ｍによって示される磁界によって残留磁束密度Ｂｒを不可逆的に減少させない観点からは、磁界ベクトルＨ２Ｍの位相が、方向Ｄに対してπ／２で遅相している位相から、方向Ｄに対してπ／２で進相している位相までの間にあることが望ましい。

【0058】

界磁磁束φｒは、永久磁石１１１，１１２の配置や、それらの磁化状態のばらつきに起因して、方向Ｄに対して位相θｏ１で進むことがあり得る。この場合、磁界ベクトルＨ２Ｍの位相は、界磁磁束φｒを示す磁束ベクトルに対してπ／２で遅相している位相から、界磁磁束φｒを示す磁束ベクトルに対して（π／２−θｏ１）で進相している位相までの間にあることが望ましい。

【0059】

図１０はモータ駆動装置１０の構成を、その周辺と共に例示するブロック図である。モータ駆動装置１０はモータ１を駆動する。モータ駆動装置１０は、モータ１に、より正確には電機子巻線１２１に電流ｉａを供給する。電流ｉａは上述の電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を含む。

【0060】

モータ駆動装置１０は、交流電源２、整流回路３、制御部４を有する。制御部４は交流電源２に対して後述するやり方で電流ｉａを電機子巻線１２１に供給させる。整流回路３は交流電圧Ｖｉを直流電圧Ｖｄｃへ変換する。図１０では交流電圧Ｖｉはモータ駆動装置１０の外部にある交流電源８から供給される場合が例示される。

【0061】

図１０では、交流電源２が、直流電圧Ｖｄｃを交流電圧Ｖａｃに変換するインバータである場合が例示される。交流電圧Ｖａｃはモータ１に印加される。例えばモータ１が三相モータであれば、交流電圧Ｖａｃは三相の交流電圧であり、電流Ｉ１は三相の交流電流である。

【0062】

交流電源２の動作は制御信号Ｇによって制御される。制御信号Ｇは制御部４によって生成され、交流電源２へ出力される。制御部４は，モータ１の回転速度ωの指令値ω＊と、直流電圧Ｖｄｃおよび電流ｉａの測定結果とを用いて制御信号Ｇを生成する。一般にこのような制御信号Ｇの生成および制御信号Ｇによってインバータの動作を制御することは周知の技術であるので、詳細は省略する。

【0063】

モータ１は負荷９１を駆動する。例えば負荷９１は冷媒を圧縮する圧縮機である。当該圧縮機にモータ１を含めて捉えることもできる。

【0064】

図１１および図１２は、それぞれ電流ｉａおよびその振幅｜ｉａ｜の波形を示すグラフであり、横軸には時間ｔを採った。振幅｜ｉａ｜は、電流ｉａの波形の包絡線の値として捉えることができる。

【0065】

図１１では電流ｉａの内訳としての電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３およびそれぞれの振幅｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜，｜Ｉ３｜を示した。振幅｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜，｜Ｉ３｜は、電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３のそれぞれの波形の包絡線の値として捉えることができる。図１１では電流ｉａを相毎の電流として波形を示した。図１２では振幅｜ｉａ｜の内訳としての振幅｜Ｉ１｜，｜Ｉ２｜，｜Ｉ３｜を示した。

【0066】

電流Ｉ３はモータ１に対して直流励磁を行わせる電流として例示される。時間ｔは電流Ｉ３が流れ始める時刻を基準（時刻０）とする。電流Ｉ３は時刻ｔ１で流れ終わる。電流Ｉ３が流れることにより、前処理磁界Ｈ３が発生し、上述の第１状態が得られる。

【0067】

ここでは前処理磁界Ｈ３は交番磁界ではないので、時刻ｔ１において電流Ｉ３が流れ終わっても、第１状態は維持される。但し、前処理磁界Ｈ３によって界磁子１１は移動するので、この移動に起因した慣性によるモータ１の回転があれば、第１状態が維持されない可能性もある。よって慣性によるモータ１の回転を考慮すれば電流Ｉ３を流す時間は長い方が望ましい。

【0068】

時刻ｔ１の後、時刻ｔ２から時刻ｔ３において電流Ｉ２が流れ、増磁処理が行われる。振幅｜Ｉ２｜は閾値ｉａ０に達する。閾値ｉａ０は変更磁界Ｈ２の大きさを増磁処理に必要な大きさにするために必要な、振幅｜Ｉ２｜の値である。図１１では電流Ｉ２は直流励磁と類似して、三相の電流は交番しない場合が例示される。但し、図８に例示されるように変更磁界Ｈ２が変動する場合には、三相の電流が交番してもよい。

【0069】

時刻ｔ３の後、時刻ｔ４以降において電流Ｉ１が流れ、交番磁界が発生する。ここでは振幅｜Ｉ１｜が増大する区間が示されており、この区間において交番磁界の大きさも増大する。

【0070】

図１１および図１２では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間で振幅｜ｉａ｜が零となる場合が例示される。このような無通電期間を設けることは、交流電源２やモータ１の発熱を抑制する観点で望ましい。

【0071】

図１３は本実施の形態の処理を例示するフローチャートである。当該フローチャートのステップは制御部４によって交流電源２に行わせる。まずステップＳ１が実行される（図１１および図１２の時刻ｔ０〜ｔ１の期間参照）。ステップＳ１は上述の前処理であり、これによって上述の第１状態が得られる。ステップＳ１の実行後、ステップＳ２において無通電期間（図１１および図１２の時刻ｔ１〜ｔ２の期間に相当）が設けられた後、ステップＳ３において増磁処理が行われる（図１１および図１２の時刻ｔ２〜ｔ３の期間に相当）。

【0072】

ステップＳ３の実行後、ステップＳ４において無通電期間（図１１および図１２の時刻ｔ３〜ｔ４の期間に相当）が設けられた後、ステップＳ５において交番磁界を発生させる処理（「交番磁界発生処理」と仮称）が行われる（図１１および図１２の時刻ｔ４以降参照）。

【0073】

但し、ステップＳ２，Ｓ４を省略し、無通電期間を設けなくてもよい。これは前処理後の慣性によるモータ１の回転を考慮しなくてもよい観点で望ましい。

【0074】

図１４および図１５は、それぞれ電流ｉａおよびその振幅｜ｉａ｜の波形を示すグラフであり、横軸には時間ｔを採った。図１４および図１５では、図１１および図１２で示された場合とは異なり、増磁処理の前後で無通電期間を設けない場合が示される。

【0075】

時間ｔは電流Ｉ３が流れ始める時刻を基準（時刻０）とする。電流Ｉ３は時刻ｔ５まで上昇し、その後時刻ｔ４で流れ終わるまで振幅｜Ｉ３｜が維持される。電流Ｉ３が流れることにより前処理磁界Ｈ３が発生し、上述の第１状態が得られる。

【0076】

ここでは電流Ｉ２が流れて増磁処理が行われる時刻ｔ２から時刻ｔ３は、時刻５から時刻ｔ４の間に設けられる。そして時刻ｔ４以降において電流Ｉ１が流れ、交番磁界が発生する。ここでは振幅｜Ｉ１｜が増大する区間が示されており、この区間において交番磁界の大きさも増大する。

【0077】

時刻ｔ２以前に流れていた電流Ｉ３は前処理のための電流として理解されるが、時刻ｔ３以降に流れる電流Ｉ３は前処理のための電流と理解しなくてもよい。時刻ｔ３においては既に増磁処理が行われて界磁磁束φＭが得られているからである。

【0078】

他方、上述のように、前処理よりも前において既に界磁磁束φＭが得られている場合もあり、この場合における前処理磁界Ｈ３は増磁処理を妨げるものではない。よって時刻ｔ３以降に流れる電流Ｉ３も同様に、増磁処理の後の界磁磁束φＭを妨げるものではない。

【0079】

上述の様にモータ１Ａ，１Ｂを直流励磁する電流Ｉ３を流して前処理磁界Ｈ３を得ることができる。この直流励磁は一つの相の方向に前処理磁界Ｈ３を発生するように行ってもよいし、方向を切り替えて行ってもよい。例えばモータ１Ａ，１ＢがＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の交流モータであって、変更磁界Ｈ２の位相をＷ相の位相に一致させる場合を想定する。この場合、直流励磁をＷ相のみで行ってもよいし、直流励磁をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順序で行ってもよい。いずれの場合も界磁磁束φｒの位相がＷ相の直流励磁で定まる位相と一致するので、第１の状態を得やすい。

【0080】

もちろん、変更磁界Ｈ２の位相として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか一つと一致させる必要は無い。よって電流Ｉ３の位相もＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか一つと一致させる必要は無い。よって電流Ｉ３を交流とし、前処理磁界Ｈ３を交番磁界としてもよい。この場合、前処理の最後における前処理磁界Ｈ３によって得られる界磁磁束φｒの位相が、上述の領域Ｒ０の範囲にあるような変更磁界Ｈ２を採用する。

【0081】

この場合、モータ１Ａ，１Ｂが回転するように前処理磁界Ｈ３が交番する周波数を低く設定することが望ましい。

【0082】

次に、前処理磁界Ｈ３を用いずに第１状態を得るための技術を説明する。例えば負荷９１が圧縮機である場合、界磁子１１の位置は圧縮機の機械的な状況に依存する。圧縮機がピストン式である場合を例に取れば、圧縮機の機械的な状況としてピストンが停止する位置を挙げることができる。

【0083】

界磁子１１の位置はピストンが停止する位置で決定される。よってピストンが停止する位置を決定することで、第１状態が得られる。ピストンが停止する位置は、圧縮機から吐出される冷媒の圧力と圧縮機に吸入される冷媒の圧力との差である圧力差の制御によって決定することができる。つまり上述の圧力差の制御によって第１状態が得られる。

【0084】

図１６は冷凍回路９の構成を例示するブロック図である。冷凍回路９は負荷９１としての圧縮機、凝縮器９２、膨張弁９３、蒸発器９４を備え、冷媒Ｆがこれらをこの順に循環する。圧縮機は冷媒Ｆを吸入口９１１から吸入し、これを圧縮して吐出口９１２から吐出する。凝縮器９２、蒸発器９４はいずれも熱交換器によって実現できる。

【0085】

膨張弁９３は冷媒Ｆを膨張させる程度を調整する膨張機構として機能する。よって膨張弁９３の開度を調整することによって上述の圧力差を制御し、以て第１状態を得ることができる。

【0086】

膨張弁９３は、制御信号Ｋ１によってその開度が調整される。制御信号Ｋ１は冷凍回路９の制御に通常用いられる技術で生成できる。ここでは制御信号Ｋ１は圧力調整回路５ａによって生成される場合を例示した。圧力調整回路５ａは、モータ駆動装置１０に備えられる場合が例示される。

【0087】

制御部４はステップＳ１によって圧力調整回路５ａに制御信号Ｋ１を生成させ、膨張弁９３に与えさせる。制御部４は、その後、ステップＳ３における増磁処理のために、交流電源２に電機子巻線１２１へ電流Ｉ２を流させる。

【0088】

凝縮器９２や蒸発器９４で上述の圧力差を制御してもよい。冷媒Ｆが凝縮する程度や蒸発する程度は、上述の圧力差を左右するからである。

【0089】

図１７は凝縮器９２の内部構成をその周辺とともに示すブロック図である。凝縮器９２は熱交換器９２１とファン９２２とを有する。ファン９２２は、制御信号Ｋ２によってその風量が調整される。制御信号Ｋ２は冷凍回路９の制御に通常用いられる技術で生成できる。ここでは制御信号Ｋ２は圧力調整回路５ｂによって生成される場合を例示した。圧力調整回路５ｂは、モータ駆動装置１０に備えられる場合が例示される。

【0090】

制御部４はステップＳ１によって圧力調整回路５ｂに制御信号Ｋ２を生成させ、ファン９２２に与えさせる。制御部４は、その後、ステップＳ３における増磁処理のために、交流電源２に電機子巻線１２１へ電流Ｉ２を流させる。

【0091】

上述の圧力差を圧縮機それ自体で制御してもよい。つまり、蒸発器９４、凝縮器９２、膨張弁９３、圧縮機のうちのいずれか一つによって上述の圧力差を制御し、これによって第１状態が得られる。このようにして電流Ｉ３を流すことなく第１状態が得られる。

【0092】

制御部４は、例えばマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）などの各種記憶装置の一つまたは複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御部４はこれに限らず、制御部４によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段または各種機能の一部または全部をハードウェアで実現しても構わない。

【0093】

図１８は永久磁石１１１，１１２の磁化曲線を示すグラフである。横軸には磁界Ｈを、縦軸には磁束密度Ｂを採用した。曲線Ｌ１１，Ｌ１２は永久磁石１１１，１１２の磁化曲線であり、曲線Ｌ１１，Ｌ１２は永久磁石１１１，１１２の磁化曲線である。

【0094】

曲線Ｌ１１は増磁処理の後の磁化曲線を示し、曲線Ｌ１２は減磁処理の後の磁化曲線を示す。永久磁石１１１が有する残留磁束密度Ｂｒ１は、曲線Ｌ１１，Ｌ１２に対応してそれぞれ残留磁束密度Ｂｒ１Ｍ，Ｂｒ１ｍ（＜Ｂｒ１）として示されている。永久磁石１１２が有する残留磁束密度Ｂｒ２も併記した。

【0095】

なお、永久磁石１１２は本実施の形態において必須ではない。残留磁束密度Ｂｒの不可逆的な増加は、不可逆的に増加されない残留磁束密度Ｂｒ２を有する永久磁石１１２の存在を前提としないからである。

【0096】

上記に説明したように、モータ駆動装置１０は、モータ１Ａ，１Ｂを駆動する装置である。モータ１Ａ，１Ｂは界磁子１１と、電機子１２とを有する。界磁子１１は永久磁石１１１，１１２を有する。永久磁石１１１，１１２を纏めて考える永久磁石は残留磁束密度Ｂｒを有する。

【0097】

電機子１２は電機子巻線１２１を有する。電機子巻線１２１に交流の電流Ｉ１が流れて交番磁界を発生させる。電流Ｉ２が流れて変更磁界Ｈ２を発生させる。電機子１２は、交番磁界によって界磁子１１に対して相対的に回転する。変更磁界Ｈ２は残留磁束密度Ｂｒを不可逆的に変更する磁界である。

【0098】

モータ駆動装置１０は、交流電源２と、制御部４とを備える。交流電源２は、電流Ｉ１，Ｉ２を電機子巻線１２１に供給する。制御部４は交流電源２に対し、第１状態で電流Ｉ２を電機子巻線１２１に供給させてから電流Ｉ１を電機子巻線１２１に供給させる。

【0099】

このようにして、界磁子１１の位置が予め決められた範囲にあるか否かの判断を行う必要がなく、永久磁石１１１，１１２の残留磁束密度Ｂｒの不可逆的増加を容易にする。更に、残留磁束密度Ｂｒの不可逆的減少が防止される。

【0100】

第１状態は、電流Ｉ３によって発生する前処理磁界Ｈ３によって実現してもよい。例えば制御部４は交流電源２に対して、電流Ｉ３を流す期間（図１１、図１２の時刻０〜ｔ１に相当）と電流Ｉ２を流す期間（図１１、図１２の時刻ｔ２〜ｔ３に相当）との間に所定期間（図１１、図１２の時刻１〜ｔ２に相当）の無通電期間を設けさせる。このような無通電期間は、交流電源２やモータ１の発熱を抑制する観点で望ましい。

【0101】

あるいは制御部４は交流電源２に対して、電流Ｉ３を流した直後（時刻ｔ２）に電流Ｉ２を流させてもよい。このような電流Ｉ３，Ｉ２の連続的な供給は、前処理後の慣性によるモータ１の回転を考慮しなくてもよい観点で望ましい。圧縮機の駆動に採用される場合においても、圧縮機の吐出口９１２での冷媒Ｆの圧力と、吸入口９１１での冷媒Ｆの圧力との差である圧力差によるモータ１の回転を考慮しなくてもよい観点でも望ましい。もちろん、図１４、図１５に示されるように、電流Ｉ２の供給後、時刻ｔ３から電流Ｉ３を再度供給してもよい。

【0102】

モータ１は、冷凍回路９に設けられて冷媒Ｆを圧縮する圧縮機の駆動に採用されてもよい。冷凍回路９は冷媒Ｆが循環する蒸発器９４、凝縮器９２、膨張弁９３を備える。第１状態は蒸発器９４、凝縮器９２、膨張弁９３、圧縮機のうちのいずれか一つによる上述の圧力差の制御によって得てもよい。このようにして電流Ｉ３を流すことなく第１状態が得られる。

【0103】

以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。上述の各種の実施形態および変形例は相互に組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0104】

１，１Ａ，１Ｂ モータ
２ 交流電源
４ 制御部
９ 冷凍回路
１１Ａ，１１Ｂ 界磁子
１２ 電機子
９４ 蒸発器
９２ 凝縮器
１１１，１１２ 永久磁石
１２１ 電機子巻線
Ｂｒ 残留磁束密度
Ｆ 冷媒
Ｈ２ 変更磁界
Ｈ２Ｍ 磁界ベクトル
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３ 電流
φｒ 界磁磁束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】