KR20130106292A

KR20130106292A - 모터 제어 장치, 이를 이용한 모터 구동 장치, 압축기, 냉동 장치, 공기 조화기, 및 모터 제어 방법

Info

Publication number: KR20130106292A
Application number: KR1020130014791A
Authority: KR
Inventors: 요시오 요시다; 다카아키 우메시타; 요지 오구라; 다츠야 도이즈메; 아츠시 오쿠야마
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2013-09-27
Also published as: JP5836859B2; JP2013198243A; CN103326664A; CN103326664B; KR101550751B1

Abstract

본 발명은 모터를 안정적으로 구동시키면서, 모터가 갖는 영구 자석의 감자(減磁) 억제를 적절히 행하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 직류 전원(200)으로부터 인버터(300)에 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 인버터(300)에 접속되는 모터(M)의 구동을 제어하는 모터 제어 장치(100)로서, 모터(M)는, 저온에서 감자하기 쉬운 저온 감자 특성의 영구 자석을 갖고, 모터 온도 검출기(500)에 의해 검출되는 모터(M)의 온도가, 당해 모터(M)의 감자 특성에 의거하여 정해지는 제1 소정치 이하일 경우에, 모터(M)의 전류 변동을 억제하는 전류 변동 억제 제어를 실행한다.

Description

모터 제어 장치, 이를 이용한 모터 구동 장치, 압축기, 냉동 장치, 공기 조화기, 및 모터 제어 방법{MOTOR CONTROL DEVICE, MOTOR DRIVE DEVICE USING THE SAME, COMPRESSOR, REFRIGERATION DEVICE, AIR CONDITIONER, AND MOTOR CONTROL METHOD}

본 발명은 모터 제어 장치, 이를 이용한 모터 구동 장치, 압축기, 냉동 장치, 공기 조화기, 및 모터 제어 방법에 관한 것이다.

압축기에 설치된 모터가 회전할 때에, 당해 압축기의 고유 진동수에 따른 토크 변동이 모터에서 주기적으로 일어나는 것이 알려져 있다. 이와 같은 토크 변동이 발생했을 경우, 압축기에서 진동이나 소음이 발생하기 때문에, 토크 변동을 억제하는 것이 요구된다.

상기 문제에 대처하는 기술로서, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 저속 회전시 등 부하 변동이 클 경우에는 토크 변동 억제 제어를 행하고, 통상 운전시에는 전류 변동 억제 제어를 행하는 기술에 대해서 기재되어 있다.

덧붙여서 말하면, 토크 변동 억제 제어란, 모터의 부하 토크의 변동분을 산출하고, 당해 변동분을 소거하도록 전류 지령치를 보정하는 제어이다. 또한, 전류 변동 억제 제어란, 모터에 흐르는 모터 전류의 변동분을 산출하고, 당해 변동분을 소거하도록 전류 지령치를 보정하는 제어이다.

일본국 특개2007-166690호 공보

그런데, 모터에 이용되는 영구 자석은, 사용 온도 및 모터에 흐르는 전류(이하, 모터 전류라고 기재함)에 의해, 감자(減磁)가 일어날 경우가 있다. 한편, 「감자」란, 자석의 와전류 손실에 의한 온도 상승이나, 코일에 흐르는 전류에 의한 역자계 등에 의해, 자석 전체의 자기 모멘트가 감소하는 현상이다.

예를 들면, 페라이트계의 영구 자석은 저온의 환경 하에서 감자하기 쉬운 특성(즉, 저온 감자 특성)을 갖고 있다. 따라서, 이와 같은 영구 자석을 갖는 모터에 저온 환경 하에서 큰 전류를 흘리면, 감자가 일어나 모터가 열화(劣化)해버릴 가능성이 있다.

덧붙여서 말하면, 최근, 레어 메탈(rare metal)의 안정적인 공급이 곤란해져, 저렴한 페라이트 자석이 주목받고 있다.

상기한 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 모터의 감자가 일어날 가능성에 대해서 고려하고 있지 않다. 또한, 모터를 저속으로 회전시킬 경우에는 토크 변동 억제 제어를 행하지만, 이에 따라 모터에 흐르는 전류의 피크치(이하, 피크 전류라고 기재함)가 커진다.

그러면, 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서, 페라이트계의 영구 자석을 갖는 모터를 저온 환경에서 사용할 때에 모터를 계속적으로 저속 회전으로 구동시키면, 모터의 영구 자석이 감자해버릴 가능성이 높아진다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서, 페라이트계의 영구 자석을 모터에 사용하여, 모터의 감자 억제를 실시했을 경우에도, 다음과 같은 문제가 생긴다. 즉, 모터의 감자를 방지하기 위해 감자 전류 보호 임계치를 설정하면, 저속 회전시 등 토크 변동이 클 때에는, 상기한 토크 변동 억제 제어를 행함으로써 모터의 피크 전류가 높아진다. 그러면, 모터 전류가 상기한 감자 전류 보호 임계치를 초과해버려, 모터가 정지해버린다는 문제가 생긴다.

그래서, 본 발명의 과제는, 모터를 안정적으로 구동시키면서, 모터가 갖는 영구 자석의 감자 억제를 적절히 행하는 것에 있다.

상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 직류 전원으로부터 인버터에 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 상기 인버터에 접속되는 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치로서, 상기 모터는, 저온에서 감자하기 쉬운 저온 감자 특성의 영구 자석을 갖고, 모터 온도 검출 수단에 의해 검출되는 상기 모터의 온도가, 당해 모터의 감자 특성에 의거하여 정해지는 제1 소정치 이하일 경우에, 상기 모터의 전류 변동을 억제하는 전류 변동 억제 제어를 실행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 그 밖의 태양에 대해서는, 후기하는 실시형태에서 설명한다.

본 발명에 의하면, 모터를 안정적으로 구동시키면서, 모터가 갖는 영구 자석의 감자 억제를 적절히 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 모터 제어 장치를 이용한 공기 조화기의 실내기, 실외기, 및 리모컨의 정면도.
도 2는 공기 조화기의 시스템 구성도.
도 3은 압축기에 설치된 모터를 구동시키는 모터 구동 장치를 포함하는 구성도.
도 4는 저온 감자 특성을 갖는 영구 자석을 이용한 모터에 있어서, 모터 권선(卷線) 온도에 대한 모터 감자 전류, 및 모터 감자 보호 임계치의 변화를 나타내는 특성도.
도 5는 모터 감자 보호부의 처리의 흐름을 나타내는 플로차트.
도 6은 모터 제어 장치에 의해 구동이 제어되는 모터의 실회전 속도의 시간적 변화를 나타내는 설명도이며, (a)는 모터의 지령 회전 속도가 회전 속도 하한치보다 작을 경우이며, (b)는 모터의 지령 회전 속도가 회전 속도 하한치 이상일 경우이다.
도 7은 토크 외란 억제 제어(I 제어)를 실행하지 않을 경우와, 토크 외란 억제 제어(I 제어)를 실행했을 경우에 있어서, 모터의 회전 속도와 피크 전류의 관계를 나타내는 설명도.
도 8은 모터 전류의 시간적 변화를 나타내는 파형도이며, (a)는 토크 외란 억제 제어(I 제어)를 실행하지 않을 경우이며, (b)는 토크 외란 억제 제어(I 제어)를 실행했을 경우이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 모터 제어 장치에 있어서의 모터 감자 보호부의 처리의 흐름을 나타내는 플로차트.
도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 모터 제어 장치에 있어서의 모터 감자 보호부의 처리의 흐름을 나타내는 플로차트.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 모터 제어 장치를 이용한 냉동 장치의 시스템 구성도.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 적정 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 부여하여, 중복된 설명을 생략한다.

《제1 실시형태》

<공기 조화기의 구성>

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 모터 제어 장치를 이용한 공기 조화기의 실내기, 실외기, 및 리모컨의 정면도이다.

공기 조화기(A)는, 실내기(Iu)와, 실외기(Ou)와, 리모컨(Re)을 구비하고 있다. 실내기(Iu)와 실외기(Ou)는 냉매 배관(L)(도 2 참조)에 의해 접속됨과 함께, 통신 케이블(도시 생략)을 통해 서로 정보를 송수신하도록 되어 있다.

리모컨(Re)은 유저에 의해 조작되고, 실내기(Iu)의 리모컨 수신부(K)에 대하여 적외선 신호를 송신한다. 당해 신호의 내용은, 운전 요구, 설정 온도의 변경, 타이머, 운전 모드의 변경, 정지 요구 등의 지령이다. 공기 조화기(A)는, 이들 신호에 의거하여 냉방 모드, 난방 모드, 제습 모드 등의 공조(空調) 운전을 행한다.

도 2는 공기 조화기의 시스템 구성도이다. 실내기(Iu)는, 팽창 밸브(4)와, 실내 열교환기(5)와, 실내 팬(5a)과, 실내 제어 장치(100a)를 구비하고 있다. 또한, 실외기(Ou)는, 압축기(1)와, 사방 밸브(2)와, 실외 열교환기(3)와, 실외 팬(3a)과, 실외 제어 장치(100b)를 구비하고 있다.

또한, 압축기(1)와, 사방 밸브(2)와, 실외 열교환기(3)와, 팽창 밸브(4)와, 실내 열교환기(5)는 냉매 배관(L)에 의해 접속되어, 히트 펌프 사이클을 구성하고 있다.

한편, 실외기(Ou)에 설치되는 압축기(1)는, 예를 들면, 싱글 로터리식이며, 모터(M)(도 3 참조)의 회전에 수반하여 구동하도록 되어 있다. 실내 제어 장치(100a)는, 리모컨 수신부(K)(도 1 참조)를 통해 리모컨(Re)으로부터의 적외선 신호를 수신하면, 실외 제어 장치(100b)와의 사이에서 상호 통신을 행하면서, 상기 적외선 신호에 대응하는 운전 모드(난방 운전, 냉방 운전 등)의 공조 운전을 행하도록 되어 있다.

예를 들면, 유저의 조작에 의해 리모컨(Re)으로부터 냉방 운전의 지령 신호를 수신하면, 통신선을 통해 실내 제어 장치(100a)로부터 통신선을 통해 실외 제어 장치(100b)에 상기 지령 신호가 입력되어, 압축기(1)에 설치되어 있는 모터(M)(도 3 참조)를 소정의 회전 속도로 회전시킨다(도 2의 파선을 참조). 또한, 실내 제어 장치(100a)는 실내 팬(5a)의 모터(도시 생략)를 회전시키고, 실외 제어 장치(100b)는 실외 팬(3a)의 모터(도시 생략)를 회전시킨다.

그리고, 냉방 운전을 행할 때에 실외 제어 장치(100b)는, 실외 열교환기(3)를 응축기로서 기능시키고, 실내 열교환기(5)를 증발기로서 기능시키도록 사방 밸브(2)를 전환하여, 도면의 실선 화살표로 나타내는 방향으로 냉매를 통류시키고, 실내 제어 장치(100a)는 팽창 밸브(4)의 개도(開度)(스로틀)를 제어한다. 이와 같이 하여, 공기 조화기(A)는, 히트 펌프 사이클을 이용하여 냉방 운전을 행한다.

한편, 난방 운전을 행할 때에, 실외 제어 장치(100b)는, 도면의 실선 화살표로 나타내는 방향과는 역방향으로 냉매를 통류시키도록 사방 밸브(2)를 전환하여 난방 운전을 행한다. 한편, 난방 운전 및 냉방 운전에 있어서의 각 기기의 기능 에 대해서는 주지(周知)이기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 압축기(1)의 모터(M)를 구동시키는 제어 장치(실외 제어 장치(100b))를, 「모터 제어 장치(100)」라고 기재하는 경우가 있는 것으로 한다.

<모터 구동 장치의 구성>

도 3은 압축기에 설치된 모터의 구동을 제어하기 위한 모터 구동 장치를 포함하는 구성도이다.

도 3에 나타내는 모터 구동 장치(S)는, 직류 전원(200)으로부터 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터(300)와, 인버터(300)에 접속되는 모터(M)의 온도를 검출하는 모터 온도 검출기(500)(모터 온도 검출 수단)와, 인버터(300)의 구동을 제어하는 모터 제어 장치(100)(제어 수단)를 구비하고 있다.

직류 전원(200)은, 교류 전원(201)으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터(202)와, 컨버터(202)의 출력측에 병렬로 접속되고, 컨버터(202)로부터 출력되는 전압의 맥동 성분을 평활화하는 평활 콘덴서(C)를 구비하고 있다.

또한, 직류 전원(200)의 출력측에는, 인버터(300)가 접속되어 있다. 인버터(300)는, 복수의 스위칭 소자(도시 생략)를 갖고, 구동 신호 발생부(105)로부터 입력되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따라, 각각의 스위칭 소자의 ON／OFF를 전환하고, 소정의 삼상 교류 전압을 모터(M)에 출력한다. 그리고, 당해 삼상 교류 전압에 따른 삼상 교류 전류(I_u, I_v, I_w)를 모터(M)의 전기자(도시 생략)에 유입시켜, 회전 자계를 발생시킨다.

또한, 인버터(300)가 갖는 스위칭 소자로서, 예를 들면, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용할 수 있다.

모터(M)는, 예를 들면, 영구 자석형 동기 모터이며, 삼상 권선을 통해 인버터(300)와 접속되어 있다. 즉, 모터(M)는, 삼상 권선에 유입하는 교류 전류에 의해 생기는 회전 자계에 의해, 영구 자석(도시 생략)을 흡인함으로써 회전한다.

모터(M)의 회전축은, 부하인 압축기(1)의 주축에 고정되고, 모터(M)의 구동에 수반하여 압축기(1)도 구동하도록 되어 있다. 덧붙여서 말하면, 압축기(1)로서, 피스톤을 회전 운동시키는 로터리식 압축기 외, 2개의 소용돌이체의 한쪽을 원운동시키는 스크롤식 압축기, 피스톤을 왕복 운동시키는 왕복동식 압축기 등을 이용할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 모터(M)가 갖는 영구 자석으로서, 저온에서 감자하기 쉬운 저온 감자 특성을 가진 페라이트 자석을 이용하기로 한다. 저온 감자 특성의 상세에 대해서는 후기한다.

전류 검출기(400)는, 컨버터(202)와 인버터(300) 사이의 모선(母線)에 직렬로 접속되고, 인버터(300)로부터의 전류(Io)를 검출하여 모터 전류 재현부(101)에 시시각각 출력한다.

또한, 모터 온도 검출기(500)(모터 온도 검출 수단)가 모터(M)에 설치되어, 모터(M)의 코일 온도를 검출하여 시시각각 모터 감자 보호부(103)에 출력한다.

<모터 제어 장치의 구성>

모터 제어 장치(100)(제어 수단)는, 직류 전원(200)으로부터 인버터(300)에 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 인버터(300)에 접속되는 모터(M)의 구동을 제어한다.

모터 제어 장치(100)는, 모터 전류 재현부(101)와, 토크 외란 억제부(102)와, 모터 감자 보호부(103)와, 회전 속도 지시부(104)와, 구동 신호 발생부(105)를 구비하고 있다. 모터 제어 장치(100)의 처리는, 예를 들면, 마이크로컴퓨터(Microcomputer: 도시 생략)에 의해 실행된다. 즉, 모터 제어 장치(100)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 각종 인터페이스 등의 전자 회로(도시 생략)를 포함하여 구성되고, ROM에 기억된 프로그램을 판독하여 RAM에 전개하고, CPU가 각종 처리를 실행하도록 되어 있다.

모터 전류 재현부(101)는, 전류 검출기(400)로부터 입력되는 검출 신호에 의거하여 모터(M)에 흐르는 모터 전류를 재현하고, 토크 외란 억제부(102)에 출력한다.

토크 외란 억제부(102)는, 모터 전류 재현부(101)로부터 입력되는 모터 전류와, 회전 속도 지시부(104)로부터 입력되는 보정 지령 회전 속도(ω2)에 의거하여 토크 외란에 기인하는 토크 변동 또는 전류 변동을 억제하기 위한 보정 신호를 구동 신호 발생부(105)에 출력한다. 한편, 토크 외란 억제부(102)가 행하는 처리의 상세에 대해서는 후기한다.

모터 감자 보호부(103)는, 모터 온도 검출기(500)로부터 입력되는 온도 정보와, 외부로부터 입력되는 지령 회전 속도(ω)에 의거하여 모터(M)의 감자를 억제하기 위한 보정 지령 회전 속도(ω1)를 산출한다. 그리고, 모터 감자 보호부(103)는, 산출한 보정 지령 회전 속도(ω1)를 회전 속도 지시부(104)에 출력한다.

덧붙여서 말하면, 외부로부터 입력되는 지령 회전 속도(ω)는, 리모컨(Re)(도 1 참조)으로부터 입력되는 설정 온도 및 운전 모드, 각종 센서로부터 입력되는 실외 온도 및 실내 온도 등에 의거하여 실내 제어 장치(100a)가 구비하는 온도 조절용 마이크로컴퓨터에 의해 설정되는 값이다. 예를 들면, 난방시, 리모컨(Re)으로 설정 온도를 올리는 지령 신호를 수신했을 경우, 실내 제어 장치(100a)는, 지령 회전 속도(ω)의 값을 크게 한다.

한편, 모터 감자 보호부(103)가 행하는 처리의 상세에 대해서는 후기한다.

회전 속도 지시부(104)는, 모터 감자 보호부(103)로부터 입력되는 보정 지령 회전 속도(ω1)를, 모터 전류 재현부(101)로부터 입력되는 모터 전류에 의거하여 보정하고, 보정 지령 회전 속도(ω2)를 산출하여, 전환부(102c) 및 구동 신호 발생부(105)에 각각 출력한다. 한편, 회전 속도 지시부(104)는, 모터(M)가 구비하는 영구 자석의 자속 위치와, 모터 제어 장치(100)의 내부에서 가정하고 있는 자속 위치의 오차인 축오차를 추정하고, 당해 추정치에 의거하여 상기한 보정 지령 회전 속도(ω2)를 산출한다.

구동 신호 발생부(105)는, 회전 속도 지시부(104)로부터 입력되는 보정 지령 회전 속도(ω2)와, 토크 외란 억제부(102)로부터 입력되는 제어 신호에 의거하여 PWM 신호를 생성하고, 인버터(300)에 출력한다.

토크 외란 억제부(102)는, 토크 변동 억제 제어부(102a)(이하, T 제어부라고 기재함)와, 전류 변동 억제 제어부(102b)(이하, I 제어부라고 기재함)를 갖고 있다.

T 제어부(102a)는, 주기적으로 변동하는 모터(M)의 부하 토크를 억제하기 위해, 모터 전류 재현부(101)에 의해 재현되는 모터 전류로부터 토크 변동분(토크 맥동분)을 산출하고, 토크 변동을 억제하기 위한 보정 신호를 생성한다. 그리고, T 제어부(102a)는 전환부(102c)를 통해, 상기한 보정 신호를 구동 신호 발생부(105)에 출력한다.

이와 같이, 토크 변동 억제 제어를 행함으로써, 모터(M)가 저속 회전하고 있을 때의 토크 외란에 기인하는 진동이나 탈조(脫調) 등을 방지할 수 있다.

I 제어부(102b)는, 모터 전류 재현부(101)에 의해 재현되는 모터 전류의 변동분(전류 맥동분)을 산출하고, 이 변동분을 소거하기 위한 보정 신호를 생성한다. 그리고, I 제어부(102b)는 전환부(102c)를 통해, 상기한 보정 신호를 구동 신호 발생부(105)에 출력한다.

이와 같이, 전류 변동 억제 제어를 행함으로써, 모터 전류를 정현파 전류에 가깝게 하여 전류 변동을 억제함과 함께, 유효 전류를 증가시킬 수 있다.

전환부(102c)는, 회전 속도 지시부(104)로부터 입력되는 보정 지령 회전 속도(ω2)와, 모터 전류 재현부(101)로부터 입력되는 전류 정보에 의거하여, 모터(M)의 실회전 속도(ω_r)를 추정한다. 그리고, 전환부(102c)는, 추정한 모터(M)의 실회전 속도에 의거하여, T 제어부(102a)로부터 입력되는 보정 신호와, I 제어부(102b)로부터 입력되는 보정 신호 중 중 어느 하나를 선택하고, 구동 신호 발생부(105)에 출력한다.

즉, 모터의 실회전 속도(ω_r)가 소정 범위(K1≤ωr＜K2: 도 6 참조)일 경우, 전환부(102c)는, T 제어부(102a)로부터의 보정 신호를 구동 신호 발생부(105)에 출력한다.

한편, 모터의 실회전 속도가 소정 회전 속도 K2 이상(K2≤ωr: 도 6 참조)일 경우, 전환부(102c)는, I 제어부(102b)로부터의 보정 신호를 구동 신호 발생부(105)에 출력한다. 즉, 전환부(102c)는, 모터(M)가 저속 회전으로 구동하고 있을 경우에는 A 접점(도 3 참조)으로 전환하고, 모터(M)가 고속 회전으로 구동하고 있을 경우에는 B 접점(도 3 참조)으로 전환하도록 되어 있다.

<영구 자석의 감자 특성과 온도 임계치의 설정>

도 4는 저온 감자 특성을 갖는 영구 자석을 이용한 모터에 있어서, 모터의 권선 온도에 대한 모터 감자 전류, 및 모터 감자 보호 임계치의 변화를 나타내는 특성도이다.

영구 자석은 과도한 역자계에 노출되면 감자를 일으켜 자성이 약해져, 자석의 특성이 열화한다. 즉, 모터(M)에 사용되고 있는 코일에 과대한 전류가 흐르면, 당해 전류에 의해 생기는 역자계의 영향으로 감자가 일어난다. 따라서, 모터(M)에 과전류가 유입하지 않도록 할 필요가 있다.

한편, 「모터 감자 전류」란, 소정 온도에서 모터 전류를 서서히 증가시켰을 경우에, 모터(M)가 갖는 영구 자석에서 감자가 생길 때의 모터 전류치이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 저온 감자 특성을 갖는 영구 자석은, 그 온도가 낮아짐에 따라 모터 감자 전류의 값이 작아진다(즉, 감자하기 쉬워진다).

덧붙여서 말하면, 저온 감자 특성을 갖는 영구 자석으로서, 예를 들면, 페라이트 자석을 들 수 있다.

또한, 「모터 감자 전류 보호 임계치」란, 상기한 영구 자석의 감자를 방지하기 위해, 모터 감자 전류보다 작아지도록 설정되는 전류 임계치이며, 모터 권선 온도가 저온이 됨에 따라 모터 감자 전류 보호 임계치가 작아지도록 설정되어 있다. 덧붙여서 말하면, 도 4에 나타내는 예에서는, 마이크로컴퓨터 처리를 간략화하기 위해, 모터 감자 보호 임계치의 온도 특성을 복수의 선분으로 나타내고 있다.

또한, 도 4에 나타내는 모터 전류(I_th)는, 토크 변동 억제 제어에서 모터(M)를 구동할 때에 생기는 전류 피크치이며, 미리 실험 등에 의해 취득된 값이다.

본 실시형태에 따른 모터 제어 장치(100)에서는, 모터 온도 검출기(500)로부터 입력되는 모터 권선 온도가, 온도 임계치(T_th)(도 4에서는 10℃)를 하회하는 환경에서, 모터 감자 보호 임계치(I_th)(도 4에서는 15A) 이상의 모터 전류가 흐르지 않도록 하여, 영구 자석의 감자를 방지하고 있다. 즉, 온도 임계치(T_th)는, 모터(M)의 감자 특성에 의거하여 정해지는 소정치(제1 소정치)이다.

예를 들면, 모터 권선 온도가 10℃ 이하로 되어 있는 환경 하에서, 전류 변동이 큰 토크 변동 억제 제어를 계속적으로 행했을 경우, 모터 전류가 모터 감자 보호 임계치(15A)를 초과할 가능성이 높아진다(도 4 참조). 이는, 저온 감자 특성의 영구 자석을 모터(M)에 이용할 경우에, 저온 환경에서의 모터 감자 전류의 값이 작아져, 그것에 대응하여 모터 감자 보호 임계치도 작게 설정되기 때문이다.

한편, 모터 전류가 모터 감자 보호 임계치(I_th)를 초과했을 경우에는, 모터 제어 장치(100)가 모터(M)의 구동을 정지시키기 때문에, 이에 수반하여 압축기(1)의 구동도 정지한다. 따라서, 공기 조화기(A)의 쾌적성이 손상될 우려가 있다.

이와 같은 사태를 회피하기 위해, 본 실시형태에서는, 모터(M)의 권선 온도가, 소정의 모터 전류(I_th)에 대응하는 온도 임계치(T_th)(제1 소정치)를 하회할 경우, 신속하게 I 제어로 이행하여 모터(M)의 온도를 상승시키면서 감자를 억제한다.

<모터 감자 보호부의 처리>

다음으로, 도 5에 나타내는 플로차트를 이용하여 모터 감자 보호부(103)의 처리의 흐름을 설명한다.

스텝 S101에서 모터 감자 보호부(103)는, 외부(즉, 온도 조절용 마이크로컴퓨터)로부터 지령 회전 속도(ω)가 입력되어 있는지의 여부를 판정한다. 외부로부터 지령 회전 속도(ω)가 입력되어 있지 않을 경우(S101→No), 모터 감자 보호부(103)의 처리는 스텝 S102로 진행된다. 덧붙여서 말하면, 지령 회전 속도(ω)가 입력되어 있지 않을 경우란, 공기 조화기(A)의 운전이 정지해 있어, 리모컨(Re)으로부터 실내 제어 장치(100a)에 지령 신호(예약 운전을 포함함)가 입력되어 있지 않은 상태이다. 한편, 외부로부터 지령 회전 속도(ω)가 입력되어 있을 경우(S101→Yes), 모터 감자 보호부(103)의 처리는 스텝 S103으로 진행된다.

스텝 S102에서 모터 감자 보호부(103)는, 모터(M)의 구동 개시로부터의 경과 시간을 클리어한다.

스텝 S103에서 모터 감자 보호부(103)는, 모터 감자 보호 중인지의 여부를 판정한다. 또한, 「모터 감자 보호 중」인 상태란, 모터(M)의 감자를 억제하기 위해, 보정 지령 회전 속도(ω1)를 목표치로 해서 모터(M)를 구동시켜, 전류 변동을 억제하는 I 제어를 행하면서 모터 온도를 상승시키는 처리를 의미하고 있다.

모터 감자 보호 중일 경우(S103→Yes), 모터 감자 보호부(103)의 처리는 스텝 S106으로 진행된다. 한편, 모터 감자 보호 중이 아닐 경우(S103→No), 모터 감자 보호부(103)의 처리는 스텝 S104로 진행된다.

스텝 S104에서 모터 감자 보호부(103)는, 모터 온도 검출기(500)로부터 입력되는 모터 권선 온도가, 모터 권선 온도 임계치(T_th)(제1 소정치: 도 4 참조) 이하인지의 여부를 판정한다.

모터 권선 온도가 온도 임계치(T_th) 이하일 경우(S104→Yes), 모터 감자 보호부(103)의 처리는 스텝 S105로 진행된다. 한편, 모터 권선 온도가 온도 임계치(T_th)보다 높을 경우(S104→No), 모터 감자 보호부(103)의 처리는 스텝 S107로 진행된다.

스텝 S105에서 모터 감자 보호부(103)는, 모터 감자 보호 중을 나타내는 플래그를 세운다(즉, 모터 감자 보호 중으로 하여 셋트한다).

다음으로, 스텝 S106에서 모터 감자 보호부(103)는, 모터(M)의 구동 개시로부터의 경과 시간이, 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)에 도달해 있는지의 여부를 판정한다. 한편, 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)란, 모터(M)에 전류가 흐름으로써, 모터(M)의 권선 온도가 온도 임계치(T_th) 이상이 되는 소정 시간이다(도 4 참조).

모터(M)의 구동 개시로부터의 경과 시간이 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th) 에 도달해 있을 경우(S106→No), 모터 감자 보호부(103)의 처리는 스텝 S107로 진행된다. 한편, 운전 개시로부터의 경과 시간이 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)에 도달해 있지 않을 경우(S106→Yes), 감자 보호부의 처리는 스텝 S108로 진행된다.

스텝 S107에서, 모터 감자 보호부(103)는, 모터 감자 보호 중인 플래그를 클리어(해제)한다.

스텝 S108에서 모터 감자 보호부(103)는, 모터(M)의 구동 개시로부터의 경과 시간을 갱신한다.

스텝 S109에서 모터 감자 보호부(103)는, 외부로부터 입력되는 지령 회전 속도(ω)가, 회전 속도 하한치(ω_L)보다 작은지의 여부를 판정한다. 한편, 회전 속도 하한치(ω_L)란, I 제어를 행할 수 있는 영역(즉, I 제어를 행하는 것이 가능해지는, 모터 회전 속도(K2) 이상의 영역 2; 도 6의 (a), (b) 참조) 중에서, 미리 설정되는 소정 회전 속도이다.

지령 회전 속도(ω)가 회전 속도 하한치(ω_L)보다 작을 경우(S109→Yes), 모터 감자 보호부(103)의 처리는 스텝 S110으로 진행된다. 한편, 지령 회전 속도(ω)가 회전 속도 하한치(ω_L) 이상일 경우(S109→No), 모터 감자 보호부(103)의 처리는 스텝 S111로 진행된다.

스텝 S110에서 모터 감자 보호부(103)는, 보정 지령 회전 속도(ω1)를, 상기한 회전 속도 하한치(ω_L)로 설정한다. 또한, 스텝 S111에서 모터 감자 보호부(103)는, 보정 지령 회전 속도(ω1)를, 외부로부터 입력되는 지령 회전 속도(ω)로 설정한다.

이와 같이 하여, 모터 감자 보호부(103)는, 도 5에 나타내는 처리를 소정 주기로 행하고, 보정 지령 회전 속도(ω1)를 시시각각으로 회전 속도 지시부(104)에 출력한다.

도 6의 (a), (b)는, 모터 제어 장치(100)에 의해 구동이 제어되는 모터(M)의 실회전 속도의 시간적 변화를 나타내는 설명도이다. 한편, 도 6의 (a), (b)에 나타내는 영역 1(모터(M)의 실회전 속도(ω_r)가, K1≤ω_r＜K2인 영역)는, T 제어부(102a)(도 3 참조)에 의해 토크 변동 억제 제어를 행하는 영역이다. 한편, 영역 2(모터의 실회전 속도(ω_r)가 K2 이상인 영역)는, I 제어부(102b)에 의한 전류 변동 억제 제어를 행하는 영역이다.

도 6의 (a)는, 모터의 지령 회전 속도가 회전 속도 하한치보다 작을(즉, 도 5의 스텝 S109→Yes가 될) 경우이다.

도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 모터 제어 장치(100)는, 모터(M)의 구동 개시로부터 회전 속도 하한치(ω_L)를 목표 회전 속도로 하여 모터(M)를 가속시킨다(시각 0∼t1). 덧붙여서 말하면, 모터(M)의 유기 전압을 검출하는 것에 의한 위치 센서리스 제어가 가능해지는 회전 속도(K1)까지는, 모터(M)를 강제 운전하여 가속시킨다.

또한, 상기한 바와 같이, 회전 속도 하한치(ω_L)란, I 제어가 가능해지는 영역 2에서 미리 설정되는 소정의 회전 속도이다. 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 지령 회전 속도(ω)가 회전 속도 하한치(ω_L)를 하회하고 있을 경우, 모터 제어 장치(100)는, 보정 지령 회전 속도(ω1)를 회전 속도 하한치(ω_L)로 보정하여 모터(M)를 가속시킨다(도 5의 S110 참조).

한편, 회전 속도 하한치(ω_L)는, 회전 속도(K2)의 값에 가까운 쪽이 바람직하다. 이에 따라, 보다 작은 회전 속도로 전류 변동 억제 제어를 실행할 수 있기 때문이다.

그리고, 모터(M)의 제어는, 토크 변동 억제 제어(T 제어: 영역 1)를 거쳐, 신속하게 전류 변동 억제 제어(I 제어: 영역 2)로 이행된다. 즉, 저온 환경에서 모터(M)를 구동(기동)시킬 경우에는, 억지로 보정 지령 회전 속도(ω1)를 크게 하여 신속하게 전류 변동 억제 제어로 이행시켜, 전류 변동을 억제한다. 이에 따라, 모터 전류가 감자 전류 보호 임계치(도 4 참조)를 초과하여, 모터(M)가 정지해버리는 사태를 회피할 수 있다.

그리고, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 모터(M)의 회전 속도가 회전 속도 하한치(ω_L)에 도달하면(시각 t1), 모터 제어 장치(100)는, 당해 회전 속도 하한치(ω_L)를 유지하면서 모터(M)를 계속적으로 구동시킨다(시각 t1∼t2).

또한, 도 6의 (a)에 나타내는 시각 0∼t2 사이에, 모터 전류에 의해 모터(M)의 영구 자석의 온도가 상승한다. 그러면, 도 4에 나타내는 모터 감자 보호 임계치도 상승하게 된다. 상기한 바와 같이, 도 6의 (a)에 나타내는 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)는, 모터(M)의 권선 온도가, 도 4에 나타내는 온도 임계치(T_th)를 초과한다고 추정되는 소정 시간이다.

따라서, 시각 t2 이후에, 전류 변동이 비교적 큰 토크 변동 억제 제어를 행했다고 해도 모터 감자 보호 임계치와의 사이에 여유가 생긴다. 그 결과, 모터 전류가 감자 보호 임계치를 초과하는 것에 수반하는 모터(M)의 구동 정지를 회피할 수 있다.

그리고, 모터(M)의 구동 개시로부터 도 6에 나타내는 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)가 경과하면(도 5의 S106→No), 모터 제어 장치(100)는, 「감자 보호 중」인 플래그를 해제하고(S107), 보정 지령 회전 속도(ω1)를 지령 회전 속도(ω)로 수정한다(S111).

한편, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 모터(M)의 지령 회전 속도(ω)가 회전 속도 하한치(ω_L) 이상일 경우(도 5의 S109→No), 모터 감자 보호부(103)는, 보정 지령 회전 속도(ω1)로서 지령 회전 속도(ω)의 값을 채용한다(도 5의 S111). 즉, 모터 감자 보호부(103)는, 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)가 경과한 후에도 모터(M)의 회전 속도를 지령 회전 속도(ω)로 하여, 전류 변동 억제 제어를 유지한다.

이 경우에는, I 제어부(102b)에 의한 전류 변동 억제 제어를 계속하므로, 모터 전류가 감자 전류 보호 임계치를 초과할 우려는 없다(도 4 참조).

이와 같이, 모터 제어 장치(100)는, 모터(M)의 권선 온도가 소정치 이하일 경우에, 모터(M)를 비교적 고속(도 6의 (a)에서는 회전 속도 하한치(ω_L), 도 6의 (b)에서는 지령 회전 속도(ω))으로 구동시켜 전류 변동 억제 제어를 실행한다. 그리고, 구동 개시로부터의 경과 시간이 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)에 도달했을 경우, 모터 제어 장치(100)는, 모터 권선 온도가 온도 임계치(T_th) 이상까지 상승했다고 추정하고, 지령 회전 속도(ω)를 목표 회전 속도로 하여 T 제어 또는 I 제어에 의한 정격 운전으로 모터(M)를 구동시킨다.

<효과>

본 실시형태에 따른 모터 제어 장치(100)에 의하면, 모터(M)의 기동시에는, 회전 속도 하한치(ω_L) 이상의 비교적 높은 회전 속도까지 모터(M)를 가속시켜, 신속하게 I 제어로 이행한다. 그리고, 회전 개시로부터 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)가 경과할 때까지는 I 제어를 계속함으로써 전류 변동을 억제하면서, T 제어가 가능한 상태가 되도록 모터(M)의 권선 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 저온 감자 특성을 갖는 페라이트계의 영구 자석을 사용했을 경우에도, 모터(M)의 권선 온도의 상승에 수반하여 모터 감자 보호 임계치를 높게 할 수 있으므로, T 제어(또는 I 제어)에 의해 모터(M)를 지령 회전 속도(ω)로 구동시켜, 압축기(1)를 연속 구동할 수 있다.

즉, 본 실시형태에 따른 모터 제어 장치(100)에 의하면, 모터(M)에 사용되고 있는 영구 자석의 감자를 억제하면서, 계속적으로 안정되게 모터(M)를 구동시킬 수 있다. 그 결과, 쾌적성이 우수한 공기 조화기(A)를 제공할 수 있다.

도 7은 토크 외란 억제 제어(I 제어)를 실행하지 않을 경우와, 토크 외란 억제 제어(I 제어)를 실행했을 경우에 있어서, 모터(M)의 회전 속도와 피크 전류의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 7의 파선(비교예)으로 나타내는 바와 같이, 토크 외란 억제 제어(I 제어)를 행하지 않고 모터(M)를 가속시켰을 경우, 모터(M)의 회전 속도가 1500min^-1이 되면 피크 전류가 15A를 초과하여, 모터 감자 보호 임계치를 초과해버릴 우려가 있다(부호 Q를 참조). 즉, 모터(M)의 온도 상승이 모터(M)의 회전 속도의 상승에 미치지 못해, 감자 보호를 행하기 위해 모터(M)(즉, 압축기(1))가 정지해버릴 가능성이 있다.

이에 대하여, 본 실시형태에 따른 모터 제어 장치에서는, 도 7의 실선으로 나타내는 바와 같이, 모터(M)의 회전 속도가 1250min^-1 부근까지 상승했을 때에, 모터 제어 장치(100)의 전환부(102c)(도 3 참조)에 의해, T 제어(영역 1: 도 6 참조)로부터 I 제어(영역 2: 도 6 참조)로 전환한다. 이에 따라, 모터 전류의 변동(맥동)을 억제하고, 모터(M)의 회전 속도가 1500min^-1일 때의 피크 전류를 7A 정도로 억제할 수 있다(부호 P를 참조). 따라서, 모터(M)의 피크 전류가 모터 감자 보호 임계치(도 4 참조)를 초과할 우려는 없고, 모터(M)를 안정되게 계속적으로 구동할 수 있다.

도 8의 (a)는 토크 변동 억제 제어(I 제어)를 실행하지 않을 경우에 있어서, 모터 전류의 시간적 변화를 나타내는 파형도(비교예)이다. 한편, 도 8의 (a)의 파형도는, 모터(M)를 1500min^-1의 회전 속도로 구동시켰을 경우의 모터 전류의 시간적 변화를 나타내고 있다(도 8의 (b)도 마찬가지임).

도 7을 이용하여 설명한 바와 같이, 전류 변동 억제 제어(I 제어)를 행하지 않고 모터(M)를 가속시키면, 모터(M)의 회전 속도가 1500min^-1이 되면 피크 전류가 15A를 초과하여, 도 8의 (a)에 나타내는 왜곡된 파형이 된다.

도 8의 (b)는 본 실시형태에 따른 토크 변동 억제 제어(I 제어)를 실행했을 경우에 있어서 모터 전류의 시간적 변화를 나타내는 파형도이다.

본 실시형태에서는, 저온 감자 특성의 영구 자석을 이용한 모터(M)의 기동시에 있어서, 모터(M)를 비교적 고속 회전으로 하여 I 제어를 행한다. 따라서, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 모터 전류의 변동(맥동)을 억제하고, 피크 전류를 약 7A로 억제할 수 있다(도 7 참조). 그 결과, 피크 전류와 모터 감자 보호 임계치 사이에서 여유가 생긴다.

또한, 고속 회전을 계속함에 의한 모터(M)의 온도 상승에 의해 모터 감자 보호 임계치를 높게 할 수 있다. 따라서, 모터(M) 및 압축기(1)를 고효율로 연속 운전할 수 있어, 공기 조화기(A)의 쾌적성을 유지할 수 있다.

《제2 실시형태》

다음으로, 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 상기한 제1 실시형태에서는, 모터 권선 온도를 소정치까지 상승시키기 위해, 모터 제어 장치(100)가, 구동 개시로부터 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)가 경과할 때까지 감자 보호 처리를 실행했다. 이에 대하여 제2 실시형태에서는, 모터(M)의 권선 온도를 감시함으로써 감자 보호 처리를 실행하는 점이 상이하다. 그 외의 점에 대해서는 제1 실시형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

도 9는 모터 감자 보호부의 처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다. 도 9에 나타내는 스텝 S206, S208 이외는, 제1 실시형태에서 설명한 도 5의 플로차트와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

모터 감자 보호 중일 경우(S203→Yes, 또는, S205), 모터 제어 장치(100)의 처리는, 스텝 S206으로 진행된다. 스텝 S206에서, 모터 제어 장치(100)는, 모터 온도 검출기(500)로부터 입력되는 모터(M)의 권선 온도가, 온도 임계치(T_th2)(제2 소정치)보다 작은지의 여부를 판정한다. 온도 임계치(T_th2)는 미리 설정된 값(예를 들면, 10℃: 도 4 참조)이며, 기억 수단(도시 생략)에 기억되어 있다.

한편, 스텝 S204의 온도 임계치(T_th1)와, 스텝 S206의 온도 임계치(T_th2)를 동일한 값으로 해도 된다.

모터(M)의 권선 온도가 온도 임계치(T_th2)보다 작을 경우(S206→Yes), 모터 제어 장치(100)의 처리는 스텝 S208로 진행된다. 한편, 모터 권선 온도가 온도 임계치(T_th2) 이상일 경우(S206→No), 모터 제어 장치(100)의 처리는 스텝 S207로 진행된다.

스텝 S208에서 모터 제어 장치(100)는, 모터 권선 온도를 갱신한다.

이와 같이, 모터 온도 검출기(500)에 의해 시시각각으로 입력되는 모터(M)의 권선 온도를 직접적으로 감시하고, 모터(M)의 권선 온도가 소정의 온도 임계치(T_th)(예를 들면, 10℃: 도 4 참조) 이상이 되었을 경우에(도 9의 S206→No), 모터 감자 보호 처리를 해제하는 것으로 해도 된다(S207).

<효과>

본 실시형태에 따른 공기 조화기(A)에 의하면, 제1 실시형태와 마찬가지로, 모터(M)의 기동시에 있어서, 보정 지령 회전 속도를 소정치(ω_L) 이상으로 함(즉, 모터(M)를 고속 회전시킴)으로써, 전류 변동을 억제하는 I 제어를 실행한다. 그리고, 상기 I 제어에 따라 모터(M)를 구동시켜 모터(M)의 온도를 상승시킴으로써, 저온 감자 특성의 영구 자석을 갖는 모터(M)의 감자를 억제하면서, 모터(M)를 계속적으로 구동시킬 수 있다.

또한, 제1 실시형태에서는 운전 개시로부터의 시간 경과에 따라 모터(M)의 권선 온도가 소정치까지 상승한 것을 추정하고 있었지만, 본 실시형태에서는, 모터(M)의 권선 온도를 직접적으로 감시한다. 따라서, 모터(M)의 권선 온도의 변화를 보다 정확하게 파악할 수 있어, 모터(M)의 감자를 적절히 방지할 수 있다.

《제3 실시형태》

계속해서, 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 상기한 제1 실시형태에서는, 회전 개시로부터 감자 보호 처리를 종료할 때까지의 시간(즉, 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th))이 미리 설정된 일정치였던 것에 대하여, 제3 실시형태에서는 모터 온도 검출기(500)로부터 입력되는 모터(M)의 권선 온도에 대응하여 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)를 설정하는 점이 상이하다. 따라서, 당해 상이한 부분에 대해서 설명하고, 제1 실시형태와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

도 10은 모터 감자 보호부의 처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다. 도 10에 나타내는 플로차트는, 제1 실시형태에서 설명한 도 5의 플로차트에 스텝 S304a를 추가한 것이다.

스텝 S304에서 모터 제어 장치(100)는, 모터 온도 검출기(500)로부터 입력되는 모터(M)의 권선 온도가 온도 임계치(T_th)보다 클 경우(S304→Yes), 모터 제어 장치(100)의 처리는 스텝 S304a로 진행된다.

스텝 S304a에서 모터 제어 장치(100)는, 모터 온도 검출기(500)로부터 입력되는 모터(M)의 권선 온도에 대응하여 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)를 설정한다.

예를 들면, 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)는, 모터(M)의 구동 개시시에 검출되는 모터(M)의 권선 온도가 높아짐에 따라 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)의 값을 점차 짧게 하도록, 소정의 함수를 이용하여 적정 설정하면 된다.

이와 같이 하여, 모터(M)의 권선 온도에 따라 유연하게 회전 속도 보정 시간임계치(t_th)의 값을 설정하고, 모터(M)의 구동을 개시하면 신속하게 소정의 회전 속도(ω_L(또는 ω))까지 가속시켜, 전류 변동 억제 제어를 실행하여 모터(M)의 감자를 억제한다.

<효과>

본 실시형태에 따른 모터 제어 장치(100)에 의하면, 구동 개시시에 검출되는 모터(M)의 권선 온도에 따라 적절한 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)를 설정할 수 있다. 예를 들면, 바깥 기온이 낮을 경우에는, 모터(M)를 소정 온도까지 높이기 위해 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)를 약간 길게 설정하고, 바깥 기온이 비교적 높을 경우에는 회전 속도 보정 시간 임계치(t_th)를 약간 짧게 설정할 수 있다. 즉, 모터(M)의 감자 보호 처리를 적절히 행할 수 있음과 함께, 감자 보호 처리를 행하는 시간을 필요 최소한으로 설정할 수 있다.

따라서, 외부로부터 입력되는 지령 회전 속도(ω)의 값이 회전 속도 하한치(ω_L)보다 작을 경우에도, 신속하게 모터 감자 보호 처리를 끝내, 지령 회전 속도(ω)를 목표 회전 속도로 하는 통상 운전으로 이행할 수 있다. 따라서, 모터(M)(즉, 압축기(1))의 구동에 소비하는 전력을 삭감할 수 있음과 함께, 쾌적성이 우수한 공기 조화기(A)를 제공할 수 있다.

《제4 실시형태》

계속해서, 제4 실시형태에 대해서 설명한다. 상기 각 실시형태에서는, 모터 제어 장치(100)에 의해 모터(M)의 구동을 제어하고, 당해 모터(M)에 설치되는 압축기(1)를 구비한 공기 조화기(A)에 대해서 설명한 것에 대하여, 제4 실시형태에서는 상기 압축기(1)를 구비한 냉동 장치(B)에 대해서 설명한다.

한편, 상기한 공기 조화기(A)와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

도 11은 모터 제어 장치를 이용한 냉동 장치의 시스템 구성도이다. 냉동 장치(B)는, 실내 유닛(Iu)과, 실외 유닛(Ou)을 구비하고 있다.

실내 유닛(Iu)은, 팽창 밸브(4)와, 실내 열교환기(5)와, 실내 팬(5a)과, 입출력 수단(6)과, 실내 제어 장치(100a)를 구비하고 있다. 또한, 실외 유닛(Ou)은, 압축기(1)와, 실외 열교환기(3)와, 실외 팬(3a)과, 실외 제어 장치(100b)를 구비하고 있다.

또한, 압축기(1)와, 실외 열교환기(3)와, 팽창 밸브(4)와, 실내 열교환기(5)는, 환상(環狀)으로 냉매 배관(L)에 의해 접속되어, 히트 펌프 사이클을 구성하고 있다.

예를 들면, 유저의 조작에 의해 입출력 수단(6)을 통해 ON으로 전환되면, 실외 제어 장치(100b)는, 압축기(1)에 설치되어 있는 모터(M)를 소정의 회전 속도로 회전시키고, 실선 화살표로 나타내는 방향으로 냉매를 통류시킨다(도 1의 파선을 참조).

또한, 실내 제어 장치(100a)는 실내 팬(5a)을 소정의 회전 속도로 회전시키고, 실외 제어 장치(100b)는 실외 팬(3a)을 소정의 회전 속도로 회전시킨다. 또한, 실외 제어 장치(100b)는, 팽창 밸브(4)의 개도(스로틀)를 제어한다. 이에 따라, 실내 열교환기(5)를 증발기로서 기능시키고, 실외 열교환기(3)를 응축기로서 기능시키도록 되어 있다.

한편, 도 11에 나타내는 압축기(1)에 설치되는 모터(M)의 제어에 대해서는, 상기한 각 실시형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

<효과>

본 실시형태에 의하면, 모터(M)에 사용되고 있는 영구 자석의 감자를 억제하면서, 계속적으로 안정되게 모터(M)를 구동시킬 수 있다. 따라서, 신뢰성이 우수한 냉동 장치(B)를 제공할 수 있다.

《변형예》

이상, 본 발명에 따른 모터 제어 장치에 대해서 각 실시형태에 의해 설명했지만, 본 발명의 실시 태양은 이들 기재에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 변경 등을 행할 수 있다.

예를 들면, 상기 각 실시형태에서는 모터 온도 검출기(500)에 의해 모터(M)의 권선 온도를 검출하는 예를 나타냈지만, 이에 한하지 않는다. 즉, 압축기(1)의 외곽 온도, 또는 압축기(1)의 토출 배관 온도를 모터(M)의 온도로서 검출하고, 모터 감자 보호부(103)에 입력해도 된다.

또한, 모터 온도 검출기(500)에 더하여, 외기 온도를 검출하는 외기 온도 검출기(외기 온도 검출 수단)를 더 구비하는 것으로 해도 된다. 예를 들면, 모터 제어 장치(100)는, 외기 온도 검출기로부터 입력되는 외기 온도가 소정치(제3 소정치) 이하이며, 또한, 모터 온도 검출기(500)로부터 입력되는 모터(M)의 권선 온도가 온도 임계치(T_th)(제1 소정치) 이하일 경우에 감자 보호 처리를 실행하는 것으로 해도 된다.

또한, 외기 온도 검출기로부터 입력되는 외기 온도와, 모터 온도 검출기(500)로부터 입력되는 모터(M)의 권선 온도의 차에 따라, 모터 제어 장치(100)가 감자 보호 처리를 실행할지의 여부를 결정해도 된다.

또한, 도 5에 나타내는 플로차트의 스텝 S104에서 모터 권선 온도가 온도 임계치(T_th) 이하인지의 여부를 판단하기 전의 처리로서, 공기 조화기(A)의 운전 모드가 난방 운전인지의 여부의 판단 처리를 추가해도 된다. 난방 운전일 경우, 모터 제어 장치의 처리는 스텝 S104로 진행된다. 한편, 난방 운전이 아닐 경우, 모터 제어 장치의 처리는 스텝 S107로 진행된다.

이와 같은 운전 모드의 판단 처리를 넣음으로써, 모터 감자 보호 처리를 행해야 하는지의 여부를 보다 적절히 판정할 수 있다.

한편, 상기한 판정 처리를 도 9 또는 도 10에 나타내는 플로차트에 적용해도 된다.

또한, 상기 각 실시형태에서는 모터(M)에 의해 구동하는 압축기(1)를 구비한 공기 조화기(A) 또는 냉동 장치(B)에 대해서 설명했지만, 이에 한하지 않는다. 그 외, 히트 펌프 사이클을 이용하는 다양한 기기에 본 발명을 적용할 수 있다.

A: 공기 조화기 B: 냉동 장치
L: 냉매 배관(배관) 1: 압축기
2: 사방 밸브
3: 실외 열교환기(응축기, 증발기) 3a: 실외 팬
4: 팽창 밸브 5: 실내 열교환기
100: 모터 제어 장치(제어 수단) 101: 모터 전류 재현부
102: 토크 외란 억제부
102a: T 제어부(토크 변동 억제 제어부)
102b: I 제어부(전류 변동 억제 제어부)
102c: 전환부 103: 모터 감자 보호부
104: 회전 속도 지시부 105: 구동 신호 발생부
200: 직류 전원 300: 인버터
400: 전류 검출기
500: 모터 온도 검출기(모터 온도 검출 수단)
S: 모터 구동 장치 M: 모터

Claims

직류 전원으로부터 인버터에 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 상기 인버터에 접속되는 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치로서,
상기 모터는, 저온에서 감자(減磁)하기 쉬운 저온 감자 특성의 영구 자석을 갖고,
모터 온도 검출 수단에 의해 검출되는 상기 모터의 온도가, 당해 모터의 감자 특성에 의거하여 정해지는 제1 소정치 이하일 경우에, 상기 모터의 전류 변동을 억제하는 전류 변동 억제 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 모터의 토크 변동을 억제하는 토크 변동 억제 제어부와,
상기 전류 변동 억제 제어를 실행하는 전류 변동 억제 제어부와,
상기 모터 온도 검출 수단에 의해 검출되는 상기 모터의 온도가 상기 제1 소정치 이하일 경우, 상기 모터의 지령 회전 속도를, 상기 전류 변동 억제 제어를 실행하는 것이 가능한 보정 지령 회전 속도로 함으로써 감자 보호 처리를 실행하는 모터 감자 보호부와,
상기 모터의 회전 속도에 따라 상기 토크 변동 억제 제어부에 의한 처리와, 상기 전류 변동 억제 제어에 의한 처리를 전환하는 전환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 모터 감자 보호부는,
상기 감자 보호 처리를, 상기 모터의 구동 개시로부터 소정 시간 실행하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제3항에 있어서,
상기 모터 감자 보호부는,
상기 모터 온도 검출 수단에 의해 검출되는 상기 모터의 온도에 따라, 상기감자 보호 처리를 실행하는 상기 소정 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 모터 감자 보호부는,
상기 모터 온도 검출 수단으로부터 입력되는 상기 모터의 동작 온도가, 상기 제1 소정치보다도 높은 제2 소정치 이상이 되었을 경우에, 상기 감자 보호 처리를 종료하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제5항에 있어서,
상기 감자 보호 처리가 종료된 후에는, 외부로부터 입력되는 지령 회전 속도에 따라 상기 모터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구 자석은 페라이트 자석인 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
직류 전원으로부터 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터에 접속되는 모터의 온도를 검출하는 모터 온도 검출 수단과, 상기 인버터의 구동을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 상기 인버터로부터의 교류 전력에 의해 상기 모터를 구동시키는 모터 구동 장치로서,
상기 모터는, 저온에서 감자하기 쉬운 저온 감자 특성의 영구 자석을 갖고,
상기 제어 수단은, 상기 모터 온도 검출 수단에 의해 검출되는 상기 모터의 온도가, 당해 모터의 감자 특성에 의거하여 정해지는 제1 소정치 이하일 경우에, 상기 모터의 전류 변동을 억제하는 전류 변동 억제 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제8항에 있어서,
외기 온도를 검출하는 외기 온도 검출 수단을 더 구비하고,
상기 제어 수단은,
상기 외기 온도 검출 수단에 의해 검출되는 외기 온도가 제3 소정치 이하이며, 또한, 상기 모터 온도 검출 수단에 의해 검출되는 상기 모터의 온도가 상기 제1 소정치 이하일 경우에, 상기 모터의 전류 변동을 억제하는 전류 변동 억제 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제9항에 기재된 상기 모터 구동 장치를 구비하고, 당해 모터 구동 장치에 의해 상기 모터를 구동하고, 당해 구동에 의해 유체(流體)를 압축하는 압축 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기.
제10항에 있어서,
상기 모터 온도 검출 수단은, 상기 모터의 권선(卷線) 온도, 상기 압축기의 외곽 온도, 또는 상기 압축기의 토출 배관 온도를 상기 모터의 온도로서 검출하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제11항에 있어서,
상기 압축 기구는, 로터리식, 왕복동식, 또는 스크롤식인 것을 특징으로 하는 압축기.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 압축기와, 실외 열교환기와, 팽창 밸브와, 실내 열교환기가 환상(環狀)으로 배관에 의해 접속되어, 히트 펌프 사이클을 구성하는 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 압축기와, 실외 열교환기와, 팽창 밸브와, 실내 열교환기와, 사방 밸브가 배관에 의해 접속되어, 히트 펌프 사이클을 구성하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
직류 전원으로부터 인버터에 입력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 상기 인버터에 접속되는 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 방법으로서,
상기 모터는, 저온에서 감자하기 쉬운 저온 감자 특성의 영구 자석을 갖고,
상기 모터의 온도가, 당해 모터의 감자 특성에 의거하여 정해지는 제1 소정치 이하일 경우에, 상기 모터의 전류 변동을 억제하는 전류 변동 억제 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제15항에 있어서,
상기 모터의 토크 변동을 억제하는 토크 변동 억제 제어와, 상기 전류 변동 억제 제어를 실행하는 전류 변동 억제 제어를 상기 모터의 회전 속도에 따라 전환하는 모터 제어 처리와,
상기 모터의 동작 온도가 상기 제1 소정치 이하일 경우, 상기 모터의 지령 회전 속도를, 상기 전류 변동 억제 제어를 실행하는 것이 가능한 소정 회전 속도 이상으로 하는 감자 보호 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 감자 보호 처리를, 상기 모터의 구동 개시로부터 소정 시간 실행하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제17항에 있어서,
상기 모터의 온도에 따라, 상기 감자 보호 처리를 실행하는 상기 소정 시간이 설정되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제18항에 있어서,
상기 모터의 동작 온도가, 상기 제1 소정치보다도 높은 제2 소정치 이상이 되었을 경우에, 상기 감자 보호 처리를 종료하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감자 보호 처리가 종료된 후에는, 외부로부터 입력되는 지령 회전 속도에 따라 상기 모터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.