特開2020-174431(P2020-174431A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特開2020-174431制御装置、巻線切替モータシステム、制御装置による制御方法及びプログラム
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(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2020-174431(P2020-174431A)
(43)【公開日】2020年10月22日
(54)【発明の名称】制御装置、巻線切替モータシステム、制御装置による制御方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
   H02P 25/18 20060101AFI20200925BHJP
【FI】
   H02P25/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2019-73687(P2019-73687)
(22)【出願日】2019年4月8日
(71)【出願人】
【識別番号】516299338
【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100210572
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 太一
(72)【発明者】
【氏名】小宮 真一
(72)【発明者】
【氏名】角藤 清隆
(72)【発明者】
【氏名】清水 健志
(72)【発明者】
【氏名】高田 潤一
(72)【発明者】
【氏名】舟山 智歌子
(72)【発明者】
【氏名】春原 哲
【テーマコード(参考)】
5H505
【Fターム(参考)】
5H505BB02
5H505DD03
5H505EE55
5H505HA06
5H505HB01
5H505JJ03
5H505JJ17
5H505KK06
5H505LL01
(57)【要約】
【課題】巻線の巻き数を切り替える巻線切替モータにおいても、低回転時にモータをより効率よく駆動させることのできる制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置は、励磁信号を受けないときに巻線切替モータの巻線の巻数が大きくなるように前記巻線を接続し、励磁信号を受けるときに前記巻数が小さくなるように前記巻線を接続するスイッチを制御する制御装置であって、前記巻線切替モータの回転数が低回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力し、前記回転数が前記低回転領域を超える高回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力しない。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
励磁信号を受けないときに巻線切替モータの巻線の巻数が大きくなるように前記巻線を接続し、励磁信号を受けるときに前記巻数が小さくなるように前記巻線を接続するスイッチを制御する制御装置であって、
前記巻線切替モータの回転数が低回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力し、前記回転数が前記低回転領域を超える高回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力しない、
制御装置。
【請求項2】
前記巻線切替モータは、空気調和機に備えられるモータである、
請求項1に記載の制御装置。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の制御装置と、
前記制御装置によって制御されるスイッチと、
を備える巻線切替モータシステム。
【請求項4】
励磁信号を受けないときに巻線切替モータの巻線の巻数が大きくなるように前記巻線を接続し、励磁信号を受けるときに前記巻数が小さくなるように前記巻線を接続するスイッチを制御する制御装置による制御方法であって、
前記巻線切替モータの回転数が低回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力することと、
前記回転数が前記低回転領域を超える高回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力しないことと、
を含む制御装置による制御方法。
【請求項5】
励磁信号を受けないときに巻線切替モータの巻線の巻数が大きくなるように前記巻線を接続し、励磁信号を受けるときに前記巻数が小さくなるように前記巻線を接続するスイッチを制御する制御装置のコンピュータに、
前記巻線切替モータの回転数が低回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力することと、
前記回転数が前記低回転領域を超える高回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力しないことと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御装置、巻線切替モータシステム、制御装置による制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
三相交流電力によって巻線切替モータを動作させる場合、巻線切替モータを効率よく駆動するために、巻線切替モータの回転数に応じて巻線切替モータの巻線の巻数を切り替えることがある。
特許文献1には、関連する技術として、Δ結線とY結線との間の切り替えを行うときに、損失をより低減したいY結線を励磁しないときのスイッチの状態で実現させることによって、低回転時にモータをより効率よく駆動させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第2018/078839号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、巻線の巻き数を切り替える巻線切替モータにおいても、低回転時にモータをより効率よく駆動させることのできる技術が求められている。
【0005】
本発明は、上記の課題を解決することのできる制御装置、巻線切替モータシステム、制御装置による制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1の態様によれば、制御装置は、励磁信号を受けないときに巻線切替モータの巻線の巻数が大きくなるように前記巻線を接続し、励磁信号を受けるときに前記巻数が小さくなるように前記巻線を接続するスイッチを制御する制御装置であって、前記巻線切替モータの回転数が低回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力し、前記回転数が前記低回転領域を超える高回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力しない。
【0007】
本発明の第2の態様によれば、第1の態様における制御装置において、前記巻線切替モータは、空気調和機に備えられるモータであってもよい。
【0008】
本発明の第3の態様によれば、巻線切替モータシステムは、第1の態様または第2の態様に記載の制御装置と、前記制御装置によって制御されるスイッチと、を備える。
【0009】
本発明の第4の態様によれば、制御装置による制御方法は、励磁信号を受けないときに巻線切替モータの巻線の巻数が大きくなるように前記巻線を接続し、励磁信号を受けるときに前記巻数が小さくなるように前記巻線を接続するスイッチを制御する制御装置による制御方法であって、前記巻線切替モータの回転数が低回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力することと、前記回転数が前記低回転領域を超える高回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力しないことと、を含む。
【0010】
本発明の第5の態様によれば、プログラムは、励磁信号を受けないときに巻線切替モータの巻線の巻数が大きくなるように前記巻線を接続し、励磁信号を受けるときに前記巻数が小さくなるように前記巻線を接続するスイッチを制御する制御装置のコンピュータに、前記巻線切替モータの回転数が低回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力することと、前記回転数が前記低回転領域を超える高回転領域にある場合に前記スイッチに前記励磁信号を出力しないことと、を実行させる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の実施形態による制御装置、巻線切替モータシステム、制御装置による制御方法及びプログラムによれば、巻線の巻き数を切り替える巻線切替モータにおいても、低回転時にモータをより効率よく駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一実施形態による巻線切替モータシステムの構成の一例を示す図である。
図2】本発明の一実施形態による切替制御装置の処理フローを示す図である。
図3】少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
<実施形態>
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態による巻線切替モータシステム1の構成について説明する。
巻線切替モータシステム1は、図1に示すように、巻線切替モータ10(モータの一例)、インバータ20、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50、切替制御装置60(制御装置の一例)を備える。巻線切替モータシステム1は、巻線切替モータ10を低回転させる時に、高ターンとなるように複数の巻線どうしの接続を切り替えるシステムであって、巻線切替モータ10を低回転させる時にスイッチの損失を少なくするシステムである。
巻線切替モータシステム1は、例えば、空気調和機などで使用されるシステムである。
【0014】
巻線切替モータ10は、第1巻線101、第2巻線102、第3巻線103、第4巻線104、第5巻線105、第6巻線106を備える。
第1巻線101、第2巻線102、第3巻線103、第4巻線104、第5巻線105、第6巻線106のそれぞれは、コイルとして機能する。第1巻線101、第2巻線102、第3巻線103、第4巻線104、第5巻線105、第6巻線106のそれぞれは、巻線に流れる電流と巻線の巻数の積によって決まる起磁力を生じさせる。第1巻線101、第2巻線102、第3巻線103、第4巻線104、第5巻線105、第6巻線106のそれぞれは、第1端子及び第2端子を備える。
【0015】
インバータ20は、巻線切替モータ10を動作させる(すなわち、回転させる)のに必要な電力を、巻線切替モータ10に供給する。インバータ20は、第1端子、第2端子及び第3端子を備える。インバータ20の第1端子は、巻線切替モータ10との間でU相についての電力を授受する端子である。また、インバータ20の第2端子は、巻線切替モータ10との間でV相についての電力を授受する端子である。また、インバータ20の第3端子は、巻線切替モータ10との間でW相についての電力を授受する端子である。
【0016】
第1スイッチ30は、第1巻線101及び第2巻線102についての接続を切り替えるスイッチである。第1スイッチ30は、c接点のスイッチである。第1スイッチ30は、第1端子、第2端子、第3端子及び第4端子を備える。
【0017】
第2スイッチ40は、第3巻線103及び第4巻線104についての接続を切り替えるスイッチである。第2スイッチ40は、c接点のスイッチである。第2スイッチ40は、第1端子、第2端子、第3端子及び第4端子を備える。
【0018】
第3スイッチ50は、第5巻線105及び第6巻線106についての接続を切り替えるリレーである。第3スイッチ50は、c接点のスイッチである。第3スイッチ50は、第1端子、第2端子、第3端子及び第4端子を備える。
【0019】
切替制御装置60は、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50それぞれを制御する。
具体的には、切替制御装置60は、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50それぞれに制御信号を出力し、巻線間の接続を制御する。切替制御装置60は、第1端子、第2端子及び第3端子を備える。切替制御装置60の第1端子は、第1スイッチ30に制御信号を出力する端子である。切替制御装置60の第2端子は、第2スイッチ40に制御信号を出力する端子である。切替制御装置60の第3端子は、第3スイッチ50に制御信号を出力する端子である。
【0020】
第1巻線101の第1端子は、第1スイッチ30の第2端子に接続される。第1巻線101の第2端子は、第2巻線102の第1端子、第1スイッチ30の第3端子それぞれに接続される。第2巻線102の第2端子は、第4巻線104の第2端子、第6巻線106の第2端子それぞれに接続される。
第3巻線103の第1端子は、第2スイッチ40の第2端子に接続される。第3巻線103の第2端子は、第4巻線104の第1端子、第2スイッチ40の第3端子それぞれに接続される。
第5巻線105の第1端子は、第3スイッチ50の第2端子に接続される。第5巻線105の第2端子は、第6巻線106の第1端子、第3スイッチ50の第3端子それぞれに接続される。
インバータ20の第1端子は、第1スイッチ30の第1端子に接続される。インバータ20の第2端子は、第2スイッチ40の第1端子に接続される。インバータ20の第3端子は、第3スイッチ50の第1端子に接続される。
第1スイッチ30の第4端子は、切替制御装置60の第1端子に接続される。第2スイッチ40の第4端子は、切替制御装置60の第2端子に接続される。第3スイッチ50の第4端子は、切替制御装置60の第3端子に接続される。
巻線切替モータシステム1では、上述のように各素子が接続されるため、第2巻線102の第2端子、第4巻線104の第2端子、第6巻線106の第2端子は、中性点となる。
【0021】
なお、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50それぞれは、切替制御装置60から励磁信号を受けない場合、第1端子を第2端子に接続する。また、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50それぞれは、切替制御装置60から励磁信号を受ける場合、第1端子を第3端子に接続する。つまり、スイッチの励磁損が発生しないときに巻線の巻数を大きくして巻線切替モータ10を低速で回転させ、スイッチの励磁損が発生するときに巻線の巻数を小さくして、巻線切替モータ10を高速で回転させる。
こうすることで、一般的により効率よく運転されることが望まれる巻線切替モータ10の低回転領域において、効率のよい運転を実現することができる。
【0022】
次に、本発明の一実施形態による巻線切替モータシステム1の処理について説明する。
ここでは、巻線切替モータ10の巻線を直列に接続することにより巻線の巻数を大きく見せる(すなわち、巻線のインダクタンスを大きくする)場合と、巻線切替モータ10の巻線を並列に接続することにより巻線の巻数を小さく見せる(すなわち、巻線のインダクタンスを小さくする)場合とを切り替える切替制御装置60による制御について図2に示す処理フローを用いて説明する。
なお、巻線切替モータ10の回転数の低い領域で巻線の巻数を大きくし、巻線切替モータ10の回転数の高い領域で巻線の巻数を小さくすることで、巻線切替モータ10を効率よく動作させることができる場合が多いことが知られている。そのため、図2に示す処理フローは、巻線切替モータ10の巻線の巻数を大きく見せる場合として、回転数の低い第1領域で巻線切替モータ10を動作させ、巻線切替モータ10の巻線の巻数を小さく見せる場合として、回転数が第1領域よりも高い第2領域で巻線切替モータ10を動作させる場合の処理フローを例示している。
【0023】
切替制御装置60は、巻線切替モータ10の回転数を取得する(ステップS1)。
例えば、切替制御装置60は、巻線切替モータ10を駆動するために巻線切替モータ10に供給される電力と、負荷の状態とから、巻線切替モータ10の現在の回転数を推定する。なお、ここでの「取得」は、切替制御装置60が自身で回転数を推定や算出する場合、及び、切替制御装置60が外部から回転数の情報を受ける場合の両方を含むものである。また、切替制御装置60が巻線切替モータ10の回転数を取得する方法は、上述の推定による方法に限定するものではなく、どのような方法であってもよい。
【0024】
切替制御装置60は、取得した回転数をしきい値と比較する(ステップS2)。ここでの「しきい値」は、回転数の低い第1領域における回転数の上限値である。
切替制御装置60は、比較結果に基づいて、取得した回転数がしきい値を超えているか否かを判定する(ステップS3)。
【0025】
切替制御装置60は、取得した回転数がしきい値以下であると判定した場合(ステップS3においてNO)、巻線切替モータ10が回転数の低い第1領域で動作していると判定する(ステップS4)。
切替制御装置60は、巻線切替モータ10が回転数の低い第1領域で動作していると判定した場合、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50に励磁信号を出力しない(ステップS5)。励磁信号とは、スイッチを例示させて第1端子を第2端子から第3端子に切り替えさせる信号である。
【0026】
また、切替制御装置60は、取得した回転数がしきい値を超えていると判定した場合(ステップS3においてYES)、巻線切替モータ10が第1領域よりも回転数の高い第2領域で動作していると判定する(ステップS6)。
切替制御装置60は、巻線切替モータ10が第1領域よりも回転数の高い第2領域で動作していると判定した場合、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50それぞれに励磁信号を出力する(ステップS7)。
【0027】
なお、上記の本発明の一実施形態では、切替制御装置60が、巻線切替モータ10の回転数が低い第1領域で巻線の巻数を大きくし、巻線切替モータ10の回転数が高い第2領域で巻線の巻数を小さくする制御を行う場合を例に、巻線切替モータ10の巻線の巻数を切り替える制御について説明した。しかしながら、巻線切替モータ10の回転数の低い第1領域で巻線の巻数を小さくし、巻線切替モータ10の回転数の高い第2領域で巻線の巻数を大きくすることで、巻線切替モータ10を効率よく動作させることができる場合には、切替制御装置60が、巻線切替モータ10の回転数が低い第1領域で巻線の巻数を小さくし、巻線切替モータ10の回転数が高い第2領域で巻線の巻数を大きくする制御を行うものであってもよい。
【0028】
以上、本発明の一実施形態による巻線切替モータシステム1について説明した。
本発明の一実施形態による巻線切替モータシステム1において、切替制御装置60は、励磁信号を受けないときに巻線切替モータ10の巻線の巻数が大きくなるように前記巻線を接続し、励磁信号を受けるときに前記巻数が小さくなるように前記巻線を接続する第1スイッチ30、第2スイッチ40及び第3スイッチ50を制御する制御装置である。切替制御装置60は、巻線切替モータ10の回転数が低回転領域にある場合に第1スイッチ30、第2スイッチ40及び第3スイッチ50に励磁信号を出力し、回転数が低回転領域を超える高回転領域にある場合に第1スイッチ30、第2スイッチ40及び第3スイッチ50に励磁信号を出力しない。
このように巻線切替モータシステム1を構成することで、スイッチの励磁損が発生しないときに巻線の巻数を大きくして巻線切替モータ10を低速で回転させ、スイッチの励磁損が発生するときに巻線の巻数を小さくして、巻線切替モータ10を高速で回転させることができる。その結果、一般的により効率よく運転されることが望まれる巻線切替モータ10の低回転領域において、効率のよい運転を実現することができる。
【0029】
なお、本発明の一実施形態では、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50のそれぞれは、独立したスイッチであるものとして説明した。しかしながら、本発明の別の実施形態では、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50は、1つのリレーにすべて収めら、1つの励磁信号によってスイッチが制御されるものであってもよい。また、本発明の別の実施形態では、第1スイッチ30、第2スイッチ40、第3スイッチ50は、複数のリレーに分散されて収められていてもよい。
【0030】
なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。
【0031】
本発明の実施形態における記憶部や記憶装置(レジスタ、ラッチを含む)のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部や記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。
【0032】
本発明の実施形態について説明したが、上述の切替制御装置60、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図3は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図3に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述の切替制御装置60、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。
【0033】
ストレージ8の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD−ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ8は、コンピュータ5のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース9または通信回線を介してコンピュータ5に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ5に配信される場合、配信を受けたコンピュータ5が当該プログラムをメインメモリ7に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ8は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【0034】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
【0035】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、種々の省略、種々の置き換え、種々の変更を行ってよい。
【符号の説明】
【0036】
1・・・巻線切替モータシステム
5・・・コンピュータ
6・・・CPU
7・・・メインメモリ
8・・・ストレージ
9・・・インターフェース
10・・・巻線切替モータ
20・・・インバータ
30・・・第1スイッチ
40・・・第2スイッチ
50・・・第3スイッチ
60・・・切替制御装置
図1
図2
図3