特許 7123616 モータ駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-15

(45)【発行日】2022-08-23

(54)【発明の名称】モータ駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20220816BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018089863

(22)【出願日】2018-05-08

(65)【公開番号】P2019198152

(43)【公開日】2019-11-14

【審査請求日】2021-04-27

(73)【特許権者】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】東芝キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尾関 主馬

(72)【発明者】

【氏名】神谷 直仁

(72)【発明者】

【氏名】金森 正樹

(72)【発明者】

【氏名】野木 雅也

【審査官】白井 孝治

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１８１２１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２７３３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５４９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３２２０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４２～ ７／９８

Ｈ０２Ｐ２１／００～２５／０３

Ｈ０２Ｐ２５／０４

Ｈ０２Ｐ２５／１０～２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに非接続状態の複数の相巻線を有するモータのモータ駆動装置であって、
上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の直列回路を複数有し、これら直列回路の両端が直流電源に接続され、前記各直列回路の上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記各相巻線の一端に接続された第１インバータと、
上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の直列回路を複数有し、これら直列回路の両端が前記直流電源に接続され、前記各直列回路の上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記各相巻線の他端に接続された第２インバータと、
前記各相巻線の他端の相互間に接続され、付勢により閉じ消勢により開く開閉器と、
前記開閉器の開閉と前記第１インバータおよび前記第２インバータの運転を制御するコントローラと、
前記開閉器を消勢して前記第２インバータにおける所定の上流側スイッチング素子および所定の下流側スイッチング素子を導通し、前記直流電源と前記第２インバータとの間に流れる電流により前記開閉器の短絡故障を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。

【請求項2】

前記検出手段は、前記開閉器を付勢して前記第１インバータにおける所定の上流側スイッチング素子および所定の下流側スイッチング素子を導通し、前記各相巻線に流れる電流により前記開閉器の開放故障を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

前記コントローラは、前記開閉器の閉成により前記各相巻線の他端を相互接続しかつ前記第１インバータを単独運転する星形結線モード、および前記開閉器の開放により前記各相巻線の他端を開放しかつ前記第１および第２インバータを互いに連系運転するオープン巻線モードを、前記検出手段の検出結果および負荷に応じて選択的に設定する
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。

【請求項4】

前記コントローラは、
前記モータの起動前に前記検出手段による検出を実行し、
前記検出手段で前記短絡故障および前記開放故障が検出されない場合、前記開閉器の閉成により前記各相巻線の他端を相互接続しかつ前記第１インバータを単独運転する星形結線モードを設定して前記モータを起動し、この起動後、前記星形結線モードと、前記開閉器の開放により前記各相巻線の他端を開放しかつ前記第１および第２インバータを互いに連系運転するオープン巻線モードとを、負荷に応じて選択的に設定し、
前記検出手段で前記短絡故障が検出された場合、前記星形結線モードを設定して前記モータを起動し、この起動後も前記星形結線モードの設定を継続し、
前記検出手段で前記開放故障が検出された場合、前記オープン巻線モードを設定して前記モータを起動し、この起動後も前記オープン巻線モードの設定を継続する
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。

【請求項5】

前記モータは、３つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有し、
前記第１インバータの複数の直列回路は、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記相巻線Ｌｕの一端に接続されるＵ相直列回路、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記相巻線Ｌｖの一端に接続されるＶ相直列回路、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記相巻線Ｌｗの一端に接続されるＷ相直列回路であり、
前記第２インバータの複数の直列回路は、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記相巻線Ｌｕの他端に接続されるＵ相直列回路、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記相巻線Ｌｖの他端に接続されるＶ相直列回路、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記相巻線Ｌｗの他端に接続されるＷ相直列回路であり、
前記開閉器は、前記相巻線Ｌｕの他端と前記相巻線Ｌｖの他端の相互間に接続され付勢により閉じ消勢により開く第１開閉器、および前記相巻線Ｌｖの他端と前記相巻線Ｌｗの他端の相互間に接続され付勢により閉じ消勢により開く第２開閉器であり、
前記検出手段は、前記第１開閉器および第２開閉器を消勢して前記第２インバータにおける１つの直列回路の上流側スイッチング素子およびその直列回路とは別の１つの直列回路の下流側スイッチング素子を導通し、前記直流電源と前記第２インバータとの間に流れる電流の有無により、前記第１開閉器の短絡故障および前記第２開閉器の短絡故障を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項6】

前記検出手段は、前記第１開閉器および第２開閉器を付勢して前記第１インバータにおけるＶ相直列回路の上流側スイッチング素子とＵ相直列回路の下流側スイッチング素子およびＷ相直列回路の下流側スイッチング素子を導通し、前記相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流の大きさにより、前記第１開閉器および第２開閉器の開放故障を検出する
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに非接続状態の複数の相巻線を有する永久磁石同期モータいわゆるオープン巻線モータを駆動するモータ駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和機や熱源機などの冷凍サイクル装置に搭載される圧縮機の駆動用モータとして、複数の相巻線を有する永久磁石同期モータが使用される。また、この永久磁石同期モータの一例として、複数の相巻線を互いに非接続状態とした構成のオープン巻線モータ（Open-Windings Motor）が知られている。

【0003】

このオープン巻線モータを駆動するモータ駆動装置は、各相巻線の一端に接続される第１インバータ、各相巻線の他端に接続される第２インバータ、各相巻線の他端の相互間に接続される開閉器を備え、この開閉器の閉成により各相巻線を星形結線し第１インバータのみでモータを駆動する星形結線モード、および上記開閉器の開放により各相巻線を開放し第１インバータと第２インバータの両方でモータを駆動するオープン巻線モードを選択的に設定する。例えば、低回転数域では星形結線モードを設定し、高回転数域ではオープン巻線モードを設定することにより、幅広い回転数範囲が得られるとともに、低回転数域で高効率な運転が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４９０６８３６号公報

【文献】特開２０１７－９３０７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

開閉器の接点が溶着などにより閉じたまま開かない短絡故障が生じた場合、オープン巻線モードを設定できない。
本発明の実施形態の目的は、開閉器の短絡故障を的確に検出できるモータ駆動装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１のモータ駆動装置は、互いに非接続状態の複数の相巻線を有するモータのモータ駆動装置であって、第１インバータ、第２インバータ、開閉器、コントローラ、および検出手段を備える。第１インバータは、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の直列回路を複数有し、これら直列回路の両端が直流電源に接続され、前記各直列回路の上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記各相巻線の一端に接続される。第２インバータは、上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の直列回路を複数有し、これら直列回路の両端が前記直流電源に接続され、前記各直列回路の上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子の相互接続点が前記各相巻線の他端に接続される。開閉器は、前記各相巻線の他端の相互間に接続され、付勢により閉じ消勢により開く。コントローラは、前記開閉器の開閉と前記第１インバータおよび前記第２インバータの運転を制御する。検出手段は、前記開閉器を消勢して前記第２インバータにおける所定の上流側スイッチング素子および所定の下流側スイッチング素子を導通し、前記直流電源と前記第２インバータとの間に流れる電流により前記開閉器の短絡故障を検出する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図。

【図2】一実施形態の構成を示すブロック図。

【図3】一実施形態におけるモータコントローラの制御を示すフローチャート。

【図4】一実施形態においてリレー接点に異常がない場合に星形結線モードとオープン巻線モードが選択的に設定される様子を示すタイムチャート。

【図5】図３における点検モードルーチンを示すフローチャート。

【図6】一実施形態の点検モード時にリレー接点５１ａに短絡故障がある場合の電流の流れを示す図。

【図7】一実施形態の点検モード時にリレー接点５１ａに短絡故障がある場合の電流の流れの他の例を示す図。

【図8】一実施形態の点検モード時にリレー接点５２ａに短絡故障がある場合の電流の流れを示す図。

【図9】一実施形態の点検モード時にリレー接点５２ａに短絡故障がある場合の電流の流れの他の例を示す図。

【図10】一実施形態の点検モード時にリレー接点５１ａ，５２ａに開放故障がない場合の電流の流れを示す図。

【図11】一実施形態の点検モード時にリレー接点５１ａに開放故障がある場合の電流の流れを示す図。

【図12】一実施形態の点検モード時にリレー接点５２ａに開放故障がある場合の電流の流れを示す図。

【図13】一実施形態の点検モード時にリレー接点５１ａ，５２ａに開放故障がある場合に電流が流れない状態を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の一実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル装置の構成を図１に示す。
オープン巻線モータ（Open-Windings Motor）１Ｍ（以下、モータ１Ｍという）を駆動用モータとして有する圧縮機１の吐出口に、四方弁２を介して室外熱交換器３の一端が配管接続され、その室外熱交換器３の他端に減圧器である電動膨張弁４を介して室内熱交換器５の一端が配管接続されている。そして、室内熱交換器５の他端が上記四方弁２を介して圧縮機１の吸込口に配管接続されている。

【0009】

室外熱交換器３の近傍に室外ファン６が配置され、室内熱交換器５の近傍に室内ファン７が配置されている。モータ１Ｍ、四方弁２、電動膨張弁４、室外ファン６、および室内ファン７は、コントローラ１０により駆動制御される。
冷房運転時、コントローラ１０は、図１中の実線矢印で示すように、圧縮機１が吐出するガス冷媒を四方弁２を介して室外熱交換器３に流す。室外熱交換器３に流れたガス冷媒は、外気に熱を放出して凝縮する。この室外熱交換器（凝縮器）３から流出する液冷媒は、電動膨張弁４で減圧された状態で室内熱交換器５に流れる。室内熱交換器５に流れた液冷媒は、室内空気から熱を奪って蒸発する。この室内熱交換器（蒸発器）５から流出するガス冷媒は、四方弁２を通って圧縮機１に吸い込まれる。暖房運転時、コントローラ１０は、四方弁２を切換え、図１中の破線矢印で示すように、圧縮機１が吐出するガス冷媒を四方弁２を介して室内熱交換器５に流す。室内熱交換器５に流れたガス冷媒は、室内空気に熱を放出して凝縮する。この室内熱交換器（凝縮器）５から流出する液冷媒は、電動膨張弁４で減圧されて室外熱交換器３に流れる。室外熱交換器３に流れた液冷媒は、外気から熱を奪って蒸発する。この室外熱交換器（蒸発器）３から流出するガス冷媒は、四方弁２を通って圧縮機１に吸い込まれる。圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器５、電動膨張弁４(減圧装置)、室外熱交換器３及びこれらを接続する冷媒配管によって冷凍サイクルが形成される。

【0010】

本実施形態のモータ駆動装置は、図２に示すように、モータ１Ｍに接続される駆動回路およびコントローラ１０の一部により構成される。モータ１Ｍは、互いに非接続状態の複数たとえば３つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有する永久磁石同期モータである。
三相交流電源２０にノイズフィルタ２１を介してダイオードブリッジの全波整流回路２２が接続され、その全波整流回路２２の出力端にリアクタ２３を介してコンデンサ２４が接続されている。この全波整流回路２２、リアクタ２３、コンデンサ２４により、直流電圧Ｖdcを出力する直流電源２５が構成される。

【0011】

直流電源２５にインバータ（第１インバータ）３０の入力端が接続され、そのインバータ３０の出力端に相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端が接続されている。直流電源２５にインバータ（第２インバータ）４０の入力端が接続され、そのインバータ４０の出力端に相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端が接続されている。インバータ３０，４０を同じ直流電源２５に接続する電源共通方式が採用されている。インバータ３０は１次側インバータあるいはマスタインバータともいい、インバータ４０は２次側インバータあるいはスレーブインバータともいう。

【0012】

インバータ３０は、上流側スイッチング素子のＩＧＢＴ３１ｕと下流側スイッチング素子のＩＧＢＴ３２ｕを直列接続し両端が直流電源２５に接続されるとともにそのＩＧＢＴ３１ｕ，３２ｕの相互接続点がモータ１Ｍの相巻線Ｌｕの一端に接続されるＵ相直列回路、上流側スイッチング素子のＩＧＢＴ３１ｖと下流側スイッチング素子のＩＧＢＴ３２ｖを直列接続し両端が直流電源２５に接続されるとともにそのＩＧＢＴ３１ｖ，３２ｖの相互接続点がモータ１Ｍの相巻線Ｌｖの一端に接続されるＶ相直列回路、上流側スイッチング素子のＩＧＢＴ３１ｗと下流側スイッチング素子のＩＧＢＴ３２ｗを直列接続し両端が直流電源２５に接続されるとともにそのＩＧＢＴ３１ｗ，３２ｗの相互接続点がモータ１Ｍの相巻線Ｌｗの一端に接続されるＷ相直列回路を含み、直流電源２５の直流電圧ＶdcをＩＧＢＴ３１ｕ～３２ｗのスイッチングにより所定周波数の三相交流電圧に変換し、その三相交流電圧をモータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれ一端へ供給する。ＩＧＢＴ３１ｕ～３２ｗには、それぞれ回生用ダイオード（フリー・ホイール・ダイオードともいう）Ｄが逆並列接続されている。

【0013】

インバータ４０は、上流側スイッチング素子のＩＧＢＴ４１ｕと下流側スイッチング素子のＩＧＢＴ４２ｕを直列接続し両端が直流電源２５に接続されるとともにそのＩＧＢＴ４１ｕ，４２ｕの相互接続点がモータ１Ｍの相巻線Ｌｕの他端に接続されるＵ相直列回路、上流側スイッチング素子のＩＧＢＴ４１ｖと下流側スイッチング素子のＩＧＢＴ４２ｖを直列接続し両端が直流電源２５に接続されるとともにそのＩＧＢＴ４１ｖ，４２ｖの相互接続点がモータ１Ｍの相巻線Ｌｖの他端に接続されるＶ相直列回路、上流側スイッチング素子のＩＧＢＴ４１ｗと下流側スイッチング素子のＩＧＢＴ４２ｗを直列接続し両端が直流電源２５に接続されるとともにそのＩＧＢＴ４１ｗ，４２ｗの相互接続点がモータ１Ｍの相巻線Ｌｗの他端に接続されるＷ相直列回路を含み、直流電源２５の直流電圧ＶdcをＩＧＢＴ４１ｕ～４２ｗのスイッチングにより所定周波数の三相交流電圧に変換し、その三相交流電圧をモータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれ他端へ供給する。ＩＧＢＴ４１ｕ～４２ｗには、それぞれ回生用ダイオード（フリー・ホイール・ダイオードともいう）Ｄが逆並列接続されている。

【0014】

モータ１Ｍは、巻線への印加電圧を高めることができることから、高回転まで回すことができる。ただし、２つのインバータ３０，４０でモータ１Ｍを駆動すると、電力消費が増えて効率低下が発生する。そこで、低回転数域では、モータ１Ｍの各相巻線を星形結線して１つのインバータ３０のみでモータ１Ｍを駆動することで効率向上を得ることが好ましい。さらに、低回転数域の運転では、モータ１Ｍの各相巻線の線径を細くして各相巻線の巻回数を多くし、これにより巻線密度を高めることがモータ１Ｍの効率向上につながる。この点からも相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗをオープン巻線状態と星形結線状態とに適宜に切換えることが好適である。そこで、モータ１Ｍの相巻線Ｌｕの他端と相巻線Ｌｖの他端との相互間に開閉器たとえばリレー５１の常開形接点（リレー接点という）５１ａが接続され、モータ１Ｍの相巻線Ｌｖの他端と相巻線Ｌｗの他端との相互間に開閉器たとえばリレー５２の常開形接点（リレー接点という）５２ａが接続される。リレー接点５１ａ，５２ａが閉成すると、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端が相互接続されて、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが星形結線される。リレー接点５１ａ，５２ａが開放すると、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端が開放して、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが互いに電気的に分離したオープン巻線状態となる。

【0015】

インバータ３０とモータ１Ｍの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗとの間の３つの通電ラインに電流センサ５３，５３ｖ，５３ｗが配置され、これら電流センサ５３，５３ｖ，５３ｗの検知信号がコントローラ１０に送られる。直流電源２５とインバータ４０との間の正側通電ラインＰ１および負側通電ラインＰ２の一方に電流センサ５４が配置され、この電流センサ５４の検知信号がコントローラ１０に送られる。

【0016】

コントローラ１０は、上記冷凍サイクル装置を制御するメインコントローラ１０ａ、直流電源２５の出力電圧Ｖdcを検出する電圧検出部６１、モータ１Ｍの各相巻線に流れる電流を電流センサ５３，５３ｖ，５３ｗを介して検出する電流検出部６２、リレー５１，５２を駆動するリレー駆動部６３、表示部６４、およびモータコントローラ６０を含む。

【0017】

モータコントローラ６０は、メインコントローラ１０ａの制御、電圧検出部６１の検出電圧、電流検出部６２の検出電流などに応じて、リレー接点５１ａ，５２ａの開閉とインバータ３０の運転およびインバータ４０の運転を制御する。
とくに、モータコントローラ６０は、主要な機能として、異常検出部（検出手段）６０ａおよびモード設定部６０ｂを有する。

【0018】

異常検出部６０ａは、インバータ４０における所定の上流側スイッチング素子および所定の下流側スイッチング素子を導通し直流電源２５とインバータ４０との間に流れる電流Ｉｏの有無によりリレー接点５１ａ，５２ａの短絡故障を検出するとともに、インバータ３０における所定の上流側スイッチング素子および所定の下流側スイッチング素子を導通し相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流の大きさ（有無を含む）によりリレー接点５１ａ，５２ａの開放故障を検出する。

【0019】

モード設定部６０ｂは、リレー接点５１ａ，５２ａの閉成により相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端を相互接続しかつインバータ３０を単独運転する星形結線モード、およびリレー接点５１ａ，５２ａの開放により相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端を開放しかつインバータ３０，４０を互いに連系運転するオープン巻線モードを、上記検出部６０ａの検出結果および上記冷凍サイクル装置の負荷（空調負荷）に応じて選択的に設定する。

【0020】

［全体的な制御の説明］
つぎに、モータコントローラ６０が実行する全体的な制御を図３のフローチャートおよび図４のタイムチャートを参照しながら説明する。フローチャートのステップＳ１，Ｓ２…については、単にＳ１，Ｓ２…と略称する。
モータコントローラ６０は、メインコントローラ１０ａから運転開始指令を受けた場合（Ｓ１のＹＥＳ）、リレー接点５１ａ，５２ａの異常（短絡故障および開放故障）を検出するための点検モードルーチンを実行する（Ｓ２）。この点検モードルーチンの具体的な処理については後述する。

【0021】

点検モードルーチンにおいてリレー接点５１ａ，５２ａの異常を検出しない場合（Ｓ３のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、異常フラグｆを“０”にセットし（Ｓ４）、かつ星形結線モードを設定する（Ｓ５）。星形結線モードは、リレー接点５１ａ，５２ａを閉成して相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端を相互接続し、かつインバータ３０を単独運転（インバータ４０は停止）する運転のことである。この星形結線モードの設定後、モータコントローラ６０は、所定の直流励磁電流をインバータ３０から相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに加えてモータ１Ｍのロータを指定の位置（角度）まで回動させる“直流励磁”いわゆる“初期位置決め”を実行する（Ｓ１０）。

【0022】

上記点検モードルーチンにおいてリレー接点５１ａ，５２ａのいずれかの異常を検出した場合（Ｓ３のＮＯ）、モータコントローラ６０は、異常の内容を表示部６４の文字表示や画像表示により報知するとともに（Ｓ６）、異常フラグｆを“１”にセットする（Ｓ７）。そして、リモートコントローラ６０は、異常が短絡故障であるか開放故障であるかを判定する（Ｓ８）。

【0023】

リレー接点５１ａ，５２ａの少なくとも１つが溶着等で閉じたまま開かない短絡故障である場合（Ｓ８のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、上記Ｓ５の処理に移行し、短絡故障でも設定可能な星形結線モードを設定する（Ｓ５）。
リレー接点５１ａ，５２ａの少なくとも１つが開いたまま閉じない開放故障である場合（Ｓ８のＮＯ）、リモートコントローラ６０は、開放故障でも設定可能なオープン巻線モードを設定する（Ｓ９）。オープン巻線モードは、リレー接点５１ａ，５２ａを開放して相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端を開放しかつインバータ３０，４０を連系運転する運転モードである。このオープン巻線モードの設定後、モータコントローラ６０は、上記Ｓ１０の処理に移行し“直流励磁”を実行する（Ｓ１０）。

【0024】

すなわち、リレー接点５１ａ，５２ａのいずれかに短絡故障が生じていても、星形結線モードの設定によってモータ１Ｍを起動することが可能となる。また、リレー接点５１ａ，５２ａのいずれかに開放故障が生じていても、オープン巻線モードの設定によってモータ１Ｍを起動することが可能となる。短絡故障および開放故障を表示部６４の文字表示や画像表示により報知するので、短絡故障および開放故障の発生をユーザに的確に知らせることができる。

【0025】

“直流励磁”を一定時間ｔ１続けた後（Ｓ１１のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、界磁成分電流をインバータ３０から相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに加えてロータを強制的に牽引する“強制転流”を実行する（Ｓ１２）。この“強制転流”を一定時間ｔ２続けた後（Ｓ１３のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、界磁成分電流を低減しながら、徐々に増加するトルク成分電流をインバータ３０から相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに与えてロータの回転数Ｎを上昇させ、この回転数Ｎの上昇に伴い、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに誘起する電圧によってモータ１Ｍとインバータ３０との間に流れる電流を電流検出部６２により検出し、検出した電流の値からロータの回転数Ｎを推定し、推定した回転数Ｎが空調負荷に応じた目標回転数Ｎｔとなるようインバータ３０のスイッチングをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する（Ｓ１４）。

【0026】

続いて、モータコントローラ６０は、異常フラグｆを確認する（Ｓ１５）。異常フラグｆが“０”の場合（Ｓ１５のＹＥＳ）、つまりリレー接点５１ａ，５２ａに異常がない場合、モータコントローラ６０は、モータ１Ｍの回転数Ｎが閾値Ｎ２（＜Ｎｔ）まで上昇したかどうかを判定する（Ｓ１６）。回転数Ｎが閾値Ｎ２へ向かって上昇する間（Ｓ１６のＮＯ，Ｓ１９のＮＯ）、上記１４の処理に戻り、回転数Ｎを空調負荷に応じた目標回転数Ｎｔへ上昇させるべく、インバータ３０のスイッチングのＰＷＭ制御を続ける（Ｓ１４）。

【0027】

相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端が相互接続される星形結線モードでは、効率の低下を招く零相電流（零軸電流ともいう）が相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れないので、モータ１Ｍを高効率で起動できる。
回転数Ｎが上昇して閾値Ｎ２に達した場合（高回転数領域；Ｓ１６のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、回転数Ｎを一定時間ｔｓにわたり閾値Ｎ２一定に保持する（Ｓ１７）。回転数Ｎを閾値Ｎ２一定に保持している間、モータコントローラ６０は、オープン巻線モードを設定する（Ｓ１８）。そして、モータコントローラ６０は、メインコントローラ１０ａから運転停止指令を受けていなければ（Ｓ２２のＮＯ）、上記Ｓ１４の処理に戻り、回転数Ｎが空調負荷に応じた目標回転数Ｎｔとなるよう、インバータ３０のＩＧＢＴ３１～３６のスイッチングおよびインバータ４０のＩＧＢＴ４１～４６のスイッチングを互いに連系してＰＷＭ制御する（Ｓ１４）。このオープン巻線モードの設定により、星形結線モード時のほぼ２倍の高レベルの電圧を相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに印加することができる。これにより、高負荷運転に対応し得る十分な圧縮機能力を発揮できる。

【0028】

回転数Ｎが下降して閾値Ｎ１に達した場合（低回転数領域；Ｓ１６のＮＯ，Ｓ１９のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、回転数Ｎを一定時間ｔｓにわたり閾値Ｎ１一定に保持する（Ｓ２０）。回転数Ｎを閾値Ｎ１一定に保持している間、モータコントローラ６０は、リレー接点５１ａ，５２ａを閉成して相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端を相互接続しかつインバータ３０を単独運転する星形結線モードを設定する（Ｓ２１）。そして、モータコントローラ６０は、メインコントローラ１０ａから運転停止指令を受けていなければ（Ｓ２２のＮＯ）、上記Ｓ１４の処理に戻り、回転数Ｎが空調負荷に応じた目標回転数Ｎｔとなるよう、インバータ３０のＩＧＢＴ３１～３６のスイッチングをＰＷＭ制御する（Ｓ１４）。この星形結線モードの設定により、低負荷運転に対応し得る低レベルの電圧を相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに印加することができる。

【0029】

メインコントローラ１０ａから運転停止指令を受けた場合（Ｓ２２のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、インバータ３０およびインバータ４０の全ての運転を停止する（Ｓ２３）。
なお、星形結線モードとオープン巻線モードとの切換え時に、回転数Ｎを一定時間ｔｓにわたり閾値Ｎ２一定または閾値Ｎ１一定に保持するのは、インバータ３０，４０の駆動制御とモータ１Ｍの実際の回転とが同期しなくなるいわゆる脱調を防ぐためである。一定時間ｔｓとして少なくとも１秒以上が確保される。

【0030】

上記Ｓ１５の判定において、異常フラグｆが“１”の場合（Ｓ１５のＮＯ）、つまりリレー接点５１ａ，５２ａのいずれかに異常がある場合、モータコントローラ６０は、上記Ｓ１６～Ｓ２１の処理によるモード切換えを行うことなく、現時点の星形結線モードの設定またはオープン巻線モードの設定を維持しながら、運転停止指令の有無を確認する（Ｓ２２）。運転停止指令を受けていない場合（Ｓ２２のＮＯ）、現時点の星形結線モードの設定またはオープン巻線モードの設定を維持したまま上記Ｓ１４の処理に戻り、回転数Ｎが空調負荷に応じた目標回転数Ｎｔとなるよう、インバータ３０のＩＧＢＴ３１～３６のスイッチングをＰＷＭ制御する（Ｓ１４）。メインコントローラ１０ａから運転停止指令を受けた場合（Ｓ２２のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、インバータ３０およびインバータ４０の全ての運転を停止する（Ｓ２３）。

【0031】

［点検モードルーチンの説明］
上記Ｓ２の点検モードルーチンの処理を図５のフローチャートおよび図６～図１３を参照しながら説明する。
（１）短絡故障の検出
モータコントローラ６０は、リレー接点５１ａ，５２ａの短絡故障を検出するべく、リレー５１，５２を消勢する（Ｓ３１）。続いて、モータコントローラ６０は、２次側のインバータ４０における所定の上流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ４１ｕおよび所定の下流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ４２ｖを導通するＵ相－Ｖ相通電（１相－１相通電）、または２次側のインバータ４０における所定の上流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ４１ｖおよび所定の下流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ４２ｕを導通するＶ相－Ｕ相通電（１相－１相通電）を実行し（Ｓ３２）、直流電源２５とインバータ４０との間の通電ラインＰ１，Ｐ２に流れる電流Ｉｏの有無を電流センサ５４を介して監視する（Ｓ３３）。

【0032】

リレー５１，５２の消勢に応じてリレー接点５１ａ，５２ａが確実に開けば、直流電源２５とインバータ４０との間の正側通電ラインＰ１および負側通電ラインＰ２に電流Ｉｏは流れない（Ｉｏ＝０）。
リレー５１を消勢したにもかかわらずリレー接点５１ａが例えば溶着により開かないまま、リレー接点５２ａについてはリレー５２の消勢に応じて確実に開いた場合、上記Ｕ相－Ｖ相通電の実行であれば、図６に示すように、正側通電ラインＰ１→ＩＧＢＴ４１ｕ→リレー接点５１ａ→ＩＧＢＴ４２ｖ→負側通電ラインＰ２を通る経路で直流電源２５とインバータ４０との間に電流Ｉｏが流れる（Ｉｏ＞０）。上記Ｖ相－Ｕ相通電の実行であれば、図７に示すように、正側通電ラインＰ１→ＩＧＢＴ４１ｖ→リレー接点５１ａ→ＩＧＢＴ４２ｕ→負側通電ラインＰ２を通る経路で直流電源２５とインバータ４０との間に電流Ｉｏが流れる（Ｉｏ＞０）。

【0033】

直流電源２５とインバータ４０との間に電流Ｉｏが流れた場合（Ｉｏ＞０；Ｓ３３のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、リレー接点５１ａが短絡故障であると判定し（Ｓ３４）、次の処理に移行する。電流Ｉｏが流れない場合（Ｉｏ＝０；Ｓ３３のＮＯ）、モータコントローラ６０は、Ｓ３４の判定を迂回して次の処理に移行する。

【0034】

続いて、モータコントローラ６０は、２次側のインバータ４０における所定の上流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ４１ｖおよび所定の下流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ４２ｗを導通するＶ相－Ｗ相通電（１相－１相通電）、または２次側のインバータ４０における所定の上流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ４１ｗおよび所定の下流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ４２ｖを導通するＷ相－Ｖ相通電（１相－１相通電）を実行し（Ｓ３５）、直流電源２５とインバータ４０との間の通電ラインＰ１，Ｐ２に流れる電流Ｉｏの有無を電流センサ５４を介して監視する（Ｓ３６）。

【0035】

リレー５２を消勢したにもかかわらずリレー接点５２ａが溶着等により開かないまま、リレー接点５１ａについてはリレー５１の消勢に応じて確実に開いた場合、上記Ｖ相－Ｗ相通電の実行であれば、図８に示すように、正側通電ラインＰ１→ＩＧＢＴ４１ｖ→リレー接点５２ａ→ＩＧＢＴ４２ｗ→負側通電ラインＰ２を通る経路で直流電源２５とインバータ４０との間に電流Ｉｏが流れる（Ｉｏ＞０）。上記Ｗ相－Ｖ相通電の実行であれば、図９に示すように、正側通電ラインＰ１→ＩＧＢＴ４１ｗ→リレー接点５２ａ→ＩＧＢＴ４２ｖ→負側通電ラインＰ２を通る経路で直流電源２５とインバータ４０との間に電流Ｉｏが流れる（Ｉｏ＞０）。

【0036】

直流電源２５とインバータ４０との間に電流Ｉｏが流れた場合（Ｉｏ＞０；Ｓ３６のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、リレー接点５２ａが短絡故障であると判定し（Ｓ３７）、次の開放故障の検出処理に移行する。電流Ｉｏが流れない場合（Ｉｏ＝０；Ｓ３６のＮＯ）、モータコントローラ６０は、Ｓ３７の判定を迂回して次の開放故障の検出処理に移行する。

【0037】

（２）開放故障の検出
短絡故障の検出処理に続き、モータコントローラ６０は、リレー接点５１ａ，５２ａの開放故障を検出するべく、リレー５１，５２を付勢する（Ｓ３８）。そして、モータコントローラ６０は、１次側のインバータ３０における所定の上流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ３１ｖおよび所定の下流側スイッチング素子であるＩＧＢＴ３２ｕ，３２ｗを導通するＶ相－Ｕ相・Ｗ相通電（１相－２相通電）を実行し（Ｓ３９）、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさを電流センサ５３ｕ，５３ｖ，５３ｗを介して監視する（Ｓ４０，Ｓ４１，Ｓ４３，Ｓ４５）。

【0038】

リレー接点５１，５２の付勢に応じてリレー接点５１ａ，５２ａが確実に閉じれば、図１０に示すように、正側通電路Ｐ１→ＩＧＢＴ３１ｖ→相巻線Ｌｖを通る経路で電流Ｉｖが流れ、相巻線Ｌｖを経た電流Ｉｖがリレー接点５１ａ側に分流して相巻線Ｌｕ→ＩＧＢＴ３２ｕ→負側通電ラインＰ２に至る電流Ｉｕとなり、かつ相巻線Ｌｖを経た電流Ｉｖがリレー接点５２ａ側にも分流して相巻線Ｌｗ→ＩＧＢＴ３２ｗ→負側通電ラインＰ２に至る電流Ｉｗとなる。

【0039】

この場合、電流Ｉｖの値は、ＩＧＢＴ３１ｖ，３２ｕ，３２ｗの素子抵抗を無視すれば、相巻線Ｌｖの抵抗値と相巻線Ｌｕ，Ｌｗの並列回路の合成抵抗値との和に応じて定まる大きさとなり、予め定めた設定値Ｉｖｓ以上となる（Ｉｖ≧Ｉｖｓ）。電流Ｉｕ，Ｉｗの値は、どちらも零より大となる（Ｉｕ＞０；Ｉｗ＞０）。

【0040】

電流Ｉｖが設定値Ｉｖｓ以上の場合（Ｓ４０のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、リレー接点５１ａ，５２ａに開放故障はないとして、点検ルーチンを終了する。
リレー５１の付勢にもかかわらずリレー接点５１ａが閉じないまま、リレー接点５２ａについてはリレー５２の付勢に応じて確実に閉じた場合、図１１に示すように、正側通電路Ｐ１→ＩＧＢＴ３１ｖ→相巻線Ｌｖを通る経路で電流Ｉｖが流れ、相巻線Ｌｖを経た電流Ｉｖがリレー接点５１ａ側に分流せずにリレー接点５２ａ側にのみ分流し相巻線Ｌｗ→ＩＧＢＴ３２ｗ→負側通電ラインＰ２に至る電流Ｉｗとなる。

【0041】

この場合、電流Ｉｖの値は、ＩＧＢＴ３１ｖ，３２ｕ，３２ｗの素子抵抗を無視すれば、相巻線Ｌｖの抵抗値と相巻線Ｌｗの抵抗値との和に応じて定まる大きさに増えるので、設定値Ｉｖｓより小さくなる（Ｉｖ＜Ｉｖｓ）。電流Ｉｕの値は零となり（Ｉｕ＝０）、電流Ｉｗの値は零より大となる（Ｉｗ＞０）。

【0042】

電流Ｉｖが設定値Ｉｖｓ未満かつ零より大きくて（Ｓ４０のＮＯ，Ｓ４１のＮＯ）、電流Ｉｕが零の場合（Ｓ４２のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、リレー接点５１ａが開放故障であると判定し（Ｓ４３）、点検ルーチンを終了する。
逆に、リレー５２の付勢にもかかわらずリレー接点５２ａが閉じないまま、リレー接点５１ａについてはリレー５１の付勢に応じて確実に閉じた場合、図１２に示すように、正側通電路Ｐ１→ＩＧＢＴ３１ｖ→相巻線Ｌｖを通る経路で電流Ｉｖが流れ、相巻線Ｌｖを経た電流Ｉｖがリレー接点５２ａ側には分流せずにリレー接点５１ａ側にのみ分流し相巻線Ｌｕ→ＩＧＢＴ３２ｕ→負側通電ラインＰ２に至る電流Ｉｕとなる。

【0043】

この場合、電流Ｉｖの値は、ＩＧＢＴ３１ｖ，３２ｕ，３２ｗの素子抵抗を無視すれば、相巻線Ｌｖの抵抗値と相巻線Ｌｕの抵抗値との和に応じて定まる大きさに増えるので、設定値Ｉｖｓより小さくなる（Ｉｖ＜Ｉｖｓ）。電流Ｉｕの値は零より大となり（Ｉｕ＞０）、電流Ｉｗの値は零となる（Ｉｗ＝０）。

【0044】

電流Ｉｖが設定値Ｉｖｓ未満かつ零より大きくて（Ｓ４０のＮＯ，Ｓ４１のＮＯ）、電流Ｉｕが零より大でかつ電流Ｉｗが零の場合（Ｓ４２のＮＯ）、モータコントローラ６０は、リレー接点５２ａが開放故障であると判定し（Ｓ４４）、点検ルーチンを終了する。

【0045】

また、リレー５１，５２の付勢にもかかわらずリレー接点５１ａ，５２ａの両方が閉じない場合、図１３に示すように、電流Ｉｖは流れない（Ｉｖ＝０）。
電流Ｉｖが零の場合（Ｓ４０のＮＯ，Ｓ４１のＹＥＳ）、モータコントローラ６０は、リレー接点５１ａ，５２ａが共に開放故障であると判定し（Ｓ４５）、点検ルーチンを終了する。

【0046】

以上、リレー接点５１ａ，５２ａの短絡故障および開放故障を的確に検出できる。
［変形例］
上記実施形態では、開閉器がリレー接点５１ａ，５２ａである場合を例に説明したが、半導体スイッチを開閉器として用いる場合も、同様に実施できる。
上記実施形態では、圧縮機の駆動用モータとして用いるオープン巻線モータを例に説明したが、他の用途に用いるオープン巻線モータについても同様に実施できる。

【0047】

上記実施形態では、全波整流回路２２、リアクタ２３、コンデンサ２４により構成される直流電源２５を用いたが、それに限らず例えば昇圧型コンバータを直流電源２５として用いてもよい。
その他、上記実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0048】

１…圧縮機、１Ｍ…オープン巻線モータ、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…相巻線、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…電動膨張弁、５…室内熱交換器、１０…コントローラ、１０ａ…メインコントローラ、２０…三相交流電源、２２…全波整流回路、２４…コンデンサ、２５…直流電源、３０…インバータ（第１インバータ）、４０…インバータ（第２インバータ）、５１，５２…リレー、５１ａ，５２ａ…リレー接点、５３ｕ，５３ｖ，５３ｗ…電流センサ、６０…モータコントローラ、６１…電圧検出部、６２…電流検出部、６３…中性点電位検出部、６４…リレー駆動部

【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】