CZ2016704A3

CZ2016704A3 - Elektromotor, hermetický kompresor a zařízení s chladícím cyklem

Info

Publication number: CZ2016704A3
Application number: CZ2016-704A
Authority: CZ
Inventors: Yoshikazu Fujisue
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2017-01-25
Also published as: US20170045268A1; CN105048680A; WO2015166726A1; JP2015211603A

Abstract

V elektrickém motoru (31) je zahrnut: stator (41), který má válcový tvar a obsahuje statorové jádro (42) a statorové vinutí (44) navinuté kolem statorového jádra (42); a rotor (32) otočně uspořádaný uvnitř statoru (41), statorové vinutí (44) zahrnuje množinu vinutí zapojených v každé fázi do série, množina vinutí v každé fázi je tvořena jak měděným drátem, tak hliníkovým drátem, a poměr mezi hliníkovým drátem a měděným drátem je mezi fázemi jednotný. Řešení se dále týká hermetického kompresoru a zařízení s chladícím cyklem.

Description

ELEKTROMOTOR, HERMETICKÝ KOMPRESOR A ZAŘÍZENÍ S CHLADICÍM CYKLEM

Oblast techniky

Vynález se týká elektrického motoru zahrnujícího statorové vinutí využívající vodiče z různých materiálů, hermetického kompresoru vybaveného elektrickým motorem a zařízení s chladicím cyklem zahrnujícím hermetický kompresor.

Dosavadní stav techniky

Konvenční elektrický motor obsahuje statorové vinutí tvořené vodiči z mědi a hliníku (viz, například Patentová literatura 1). Patentová literatura 1 má za účel snížení hmotnosti elektrického motoru a zvýšení ochrany proti korozi při smáčení zvýšením poměru hliníkového vodiče v celém statorovém vinutí tak vysoko, jak je to možné (s 3 až 9% mědi, pokud jde o počet statorových vinutí).

Seznam citací

Patentová literatura

Patentová literatura 1: Japonská patentová přihláška č. 2007-20302 bez průzkumu (nároky)

Podstata vynálezu

Technický problém

Měď a hliník mají různé elektrické odpory (měď: 16,78 [Ω m], hliník: 28,2 [Ω m]). Proto, když se liší poměr mezi mědí a hliníkem mezi fázemi, je fázový odpor mezi fázemi rozdílný tak, že nastane mezi fázemi proudová nevyváženost. Tato proudová nevyváženost způsobuje pulzaci točivého momentu elektromotoru, což má za následek zvýšený výskyt elektromagnetického zvuku. Kromě toho, protože hliník má měrný elektrický odpor vyšší než měď, zvyšuje se ztráta Jouleova tepla generovaného ve statorovém vinutí z hliníku tak, že se může snížit účinnost elektromotoru.

Předkládaný vynález byl vytvořen pro vyřešení problémů, jak jsou popsány výše. Prvním předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout cenově efektivní tichý elektromotor využívající jak měděný drát, tak hliníkový drát, zatímco je potlačen pokles účinnosti.

Druhým předmětem předkládaného vynálezu je zvýšení produktivity a kvality elektrického motoru zahrnujícího statorová vinutí používající měděný drát a hliníkový drát.

Třetím předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout vysoce kvalitní, nákladově efektivní hermetický kompresor s nízkou hlučností, který má předem stanovenou účinnost.

Čtvrtým předmětem předkládaného vynálezu je poskytnout vysoce spolehlivé zařízení s chladicím cyklem.

Řešení problému

Jeden aspekt předkládaného vynálezu poskytuje elektrický motor zahrnující stator, který má válcovitý tvar a zahrnuje statorové jádro a statorové vinutí navinuté kolem statorového jádra; a rotor otočně uspořádaný uvnitř statoru. Statorové vinutí zahrnuje množství vinutí zapojených do série v každé fázi, a množství vinutí v každé fázi je tvořeno jak měděným drátem, tak hliníkovým drátem, a poměr mezi hliníkovým drátem a měděným drátem je jednotný mezi fázemi.

Výhodné účinky vynálezu

Podle aspektu předkládaného vynálezu jsou vinutí statorového vinutí v každé fázi tvořena jak měděným drátem, tak hliníkovým drátem, a poměr mezi vinutími hliníkového drátu a vinutími měděného drátu je jednotný mezi fázemi. V této konfiguraci je odpor vinutí jednotný mezi fázemi, a proto přes každou fázi protéká vyrovnaný proud. Tak může být sníženo generování pulzace točivého momentu elektromotoru, zatímco je potlačeno snížení účinnosti elektromotoru. Tím může být poskytnut vysoce kvalitní, nákladově efektivní electromotor s nízkou hlučností za použití jak hliníkového drátu, tak měděného drátu.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 je pohled na podélný řez, který schematicky zobrazuje příklad konfigurace hermetického kompresoru podle provedení 1.

Obr. 2 je pohled na příčný řez zobrazující kompresní mechanismus hermetického kompresoru, vedený podél linie A-A na obr. 1.

Obr. 3 je schéma, které schematicky zobrazuje konfiguraci zařízení s chladicím cyklem včetně hermetického kompresoru znázorněného na obr. 1.

Obr. 4 je pohled v příčném řezu na elektromotor vedený podél linie B-B v hermetickém kompresoru na obr. 1.

Obr. 5 je pohled shora, který schematicky zobrazuje statorová vinutí elektrického motoru u hermetického kompresoru podle provedení 1.

Obr. 6 je schéma zapojení statorových vinutí elektrického motoru znázorněného na obr. 5.

Obr. 7 je schéma zapojení statorových vinutí elektrického motoru podle provedení 2.

Příklady provedení vynálezu

Provedení 1

Obr. 1 je pohled na podélný řez, který schematicky zobrazuje příklad konfigurace hermetického kompresoru podle provedení 1 předkládaného vynálezu. Obr. 2 je pohled na příčný řez zobrazující kompresní mechanismus hermetického kompresoru vedený podél linie A-A na obr. 1.

Hermetický kompresor 100 znázorněný na obr. 1 je například válcový rotační kompresor zahrnující hermetickou nádobu 10, kompresní mechanismus 20 pro stlačování chladivového plynu v hermetické nádobě W, a elektrický motor 30 pro pohon kompresního mechanismu 20.

Hermetická nádoba 10 obsahuje základnovou válcovou spodní nádobu 12 a horní nádobu 11 hermeticky zakrývající horní otvor spodní nádoby 12. Kompresní mechanismus 20 je uspořádán v dolní části prostoru spodní nádoby 12 a elektrický motor 30 je uspořádán v horní části prostoru spodní nádoby 12. Kompresní mechanismus 20 je spojen s elektromotorem 30 prostřednictvím rotačního hřídele 21 elektromotoru 30 tak, že rotační pohyb elektrického motoru 30 je přenášen na kompresní mechanismus 20. Použitím přenášené rotační síly stlačuje kompresní mechanismus 20 chladicí plyn a vypouští plyn do hermetické nádoby 10. To znamená, že hermetická nádoba 10 je naplněna stlačeným chladicím plynem s vysokou teplotou a vysokým tlakem. V dolním prostoru hermetické nádoby 10, což je v základnové části spodní nádoby 12, je uložen chladicí strojní olej pro mazání kompresního mechanismu 20.

Olejové čerpadlo je upraveno ve spodní části rotačního hřídele 21. Toto olejové čerpadlo čerpá chladicí strojní olej uložený v základnové části hermetické nádoby 10 pomocí otáčení rotačního hřídele 21 a dodává olej do posuvných částí kompresního mechanismu 20. Tímto způsobem je získán mechanický účinek mazání kompresního mechanismu 20.

Rotační hřídel 21 zahrnuje hlavní část 21a hřídele, excentrickou část 21b hřídele a podhřídelovou část 21c hřídele. Hlavní část 21a hřídele, excentrická část 21b hřídele, a podhřídelová část 21c hřídele jsou uspořádány v tomto pořadí podél osy rotačního hřídele 21. Rotor 31 elektrického motoru 30 je připevněn k hlavní části 21a hřídele smršťovací tvarovkou nebo lisovanou tvarovkou. Válcový valivý píst 22 je zasazen do excentrické části 21b hřídele.

Konfigurace kompresního mechanismu 20 bude nyní popsána s odkazem na obr. 2.

Kompresní mechanismus 20 zahrnuje válec 23, valivý píst 22, horní ložisko 24, spodní ložisko 25, a lopatku 26. Válec 23 má válcovitý tvar, v němž je axiálně vytvořen otvor použitý jako válcová komora 23a. Ve válcové komoře 23a je uložena excentrická část 21b hřídele, která vykonává excentrický pohyb ve válcové komoře 23a, valivý píst 22 je upevněn v excentrické části 21_b hřídele, a lopatka 26 rozděluje prostor vytvořený vnitřním obvodem válcové komory 23a a vnějším obvodem valivého pístu 22.

Válec 23 má lopatkovou drážku 23c, jejíž jeden konec je otevřený do válcové komory 23a a druhý konec je opatřen komorou 23b zpětného tlaku. V lopatkové drážce 23c je uložena lopatka 26. Lopatka 26 se pohybuje tam a zpět radiálně v lopatkové drážce 23c. Lopatka 26, která je umístěna v lopatkové drážce 23c, má v podstatě tvar kvádru, ve kterém je tloušťka lopatky 26 v obvodovém směru válcové komory 23a menší než každá z délek lopatky 26 v radiálním směru a než je axiální směr válcové komory 23a. Komora 23b zpětného tlaku lopatkové drážky 23c obsahuje neznázorněnou lopatkovou pružinu.

Obecně chladicí plyn s vysokou teplotou v hermetické nádobě W proudí do komory 23b zpětného tlaku tak, že sila, která radiálně pohybuje lopatkou 26 směrem ke středu válcové komory 23a je generována rozdílným tlakem mezi tlakem chladicího plynu v komoře 23b zpětného tlaku a tlakem chladivá ve válcové komoře 23a. Lopatka 26 se radiálně pohybuje směrem do středu válcové komory 23a silou generovanou rozdílným tlakem mezi komorou 23b zpětného tlaku a válcovou komorou 23a a silou, která tlačí radiálně na lopatku 26_ lopatkovou pružinou. Síla, která pohybuje radiálně lopatkou 26, přivádí konec lopatky 26, to znamená, že přivádí konec lopatky 26 v blízkosti válcové komory 23a do kontaktu s vnějším obvodem valivého pístu 22.

Tímto způsobem je rozdělen prostor vytvořený vnitřním obvodem válce 23 a vnějším obvodem valivého pístu 22. Dokonce i v případě, při kterém je tlakový rozdíl mezi tlakem chladicího plynu v hermetické nádobě W, to znamená, že chladicí plyn v komoře 23b zpětného tlaku a tlak chladicího plynu ve válcové komoře 23a není dostatečný pro stlačování lopatky 26 proti vnějšímu obvodu valivého pístu 22, konec lopatky 26 může být tlačen proti vnějšímu obvodu valivého pístu 22 prostřednictvím síly lopatkové pružiny, a tak konec lopatky 26 může být stále v kontaktu s vnějším obvodem valivého pístu 22.

Horní ložisko 24 má při bočním pohledu v podstatě tvar obráceného T, zakrývá horní otvor válcové komory 23a, a otočně nese hlavní část 21a hřídele rotačního hřídele 21_. Spodní ložisko 25 má při bočním pohledu v podstatě tvarT, zakrývá dolní otvor válcové komory 23a, a otočně nese podhřídelovou část 21c rotačního hřídele 21. Válec 23 má sací otvor, přes který je chladící plyn nasáván do válcové komory 23a z vnější strany hermetické nádoby 10. Horní ložisko 24 má výstupní otvor, kterým je stlačený chladicí plyn vypouštěn na vnější stranu válcové komory 23a.

Vypouštěcí ventil je upraven u výstupního otvoru horního ložiska 24, a řídí časování vypouštění chladicího plynu s vysokou teplotou a vysokým tlakem z válce 23 přes výstupní otvor. To znamená, že vypouštěcí ventil je uzavřen až do té doby, dokud chladicí plyn stlačený ve válcové komoře 23a válce 23 nedosáhne předem stanoveného tlaku, a když chladicí plyn dosáhne předem stanoveného tlaku nebo více, je vypouštěcí ventil otevřen tak, že chladicí plyn s vysokou teplotou a vysokým tlakem je vypuštěn na vnější stranu válcové komory 23a.

Vzhledem k tomu, že se operace sání, komprese, a vypouštění opakovaně provádí ve válcové komoře 23a, je chladicí plyn přerušovaně odváděn z výstupního otvoru, což způsobuje hluk, jako je například pulzující hluk. Pro snížení tohoto hluku je tlumič 27 hluku vypouštění připojen k vnější straně horního ložiska 24, což je strana horního ložiska 24 přivrácená k elektromotoru 30, a zakrývá horní ložisko 24. Tlumič 27 hluku vypouštění má výstupní otvor, který dovoluje prostoru tvořenému tlumičem 27 hluku vypouštění a horním ložiskem 24 a prostoru v hermetické nádobě 10, aby byly propojeny mezi sebou. Chladicí plyn vypouštěný z válce 23 přes výstupní otvor je dočasně vypuštěn do prostoru vytvořeného tlumičem 27 hluku vypouštění a horním ložiskem 24, a poté je vypouštěn do hermetické nádoby 10 výstupním otvorem.

Sací tlumič 101 pro omezení nasávání kapalného chladivá přímo do válcové komory 23a válce 23 je upraven na straně hermetické nádoby 10. Obecně platí, že hermetický kompresor 100 přijímá směs chladicího plynu s nízkým tlakem a kapalného chladivá z vnějšího obvodu, ke kterému je připojen hermetický kompresor 100. Když kapalné chladivo proudí do válce 23 a stlačuje se v kompresním mechanismu 20, může být kompresní mechanismus 20 poškozen. A tak jsou kapalné chladivo a chladicí plyn od sebe odděleny v sacím tlumiči 101 tak, že je odeslán pouze chladící plyn do válcové komory 23a. Sací tlumič 101 je připojen k sacímu otvoru válce 23 přes spojovací potrubí pro sání 101a, a chladicí plyn s nízkým tlakem odeslaný ze sacího tlumiče 101 je nasáván do válce komory 23a prostřednictvím spojovacího potrubí pro sání 101a.

V takto konfigurovaném kompresním mechanismu 20 způsobuje rotační pohyb rotačního hřídele 21, aby se excentrická část 21b hřídele rotačního hřídele 21 otáčela ve válcové komoře 23a válce 23. Objem komory pro aktivaci definovaný vnitřním obvodem válcové komory 23a, vnějším obvodem valivého pístu 22 zasazeného v excentrické části 21b hřídele a lopatkou 26 se zvyšuje nebo snižuje v souladu s otáčením rotačního hřídele 21.. Nejdříve je komora pro aktivaci spojena se sacím otvorem tak, že je nasáván chladicí plyn s nízkým tlakem. Pak se uzavře spojení mezi komorou pro aktivaci a sacím otvorem, a když se objem v komoře pro aktivaci sníží, stlačuje se chladivo v komoře pro aktivaci. Nakonec je komora pro aktivaci spojena s výstupním otvorem a poté, co chladicí plyn v komoře pro aktivaci dosáhne předem stanoveného tlaku, je otevřen vypouštěcí ventil upravený u výstupního otvoru, a chladicí plyn s vysokou teplotou a vysokým tlakem je vypuštěn ven z komory pro aktivaci, to znamená na vnější stranu válcové komory 23a.

Chladicí plyn s vysokou teplotou a vysokým tlakem odváděný z válcové komory 23a do hermetické nádoby 10 přes tlumič 27 hluku vypouštění prochází přes elektrický motor 30, stoupá v hermetické nádobě 10 a je vypouštěn z vypouštěcího potrubí 102 upraveného v horní části hermetické nádoby 10 na vnější stranu hermetické nádoby 10. Chladicí cyklus, ve kterém proudí chladivo, je upraven vně hermetické nádoby 10, a vypouštěné chladivo cirkuluje v chladicím cyklu a vrací se znovu do sacího tlumiče 101.

Zařízení 200 s chladicím cyklem obsahuje hermetický kompresor 100, sací tlumič 101 připojený k sací straně hermetického kompresoru 100, čtyřcestný ventil 103 připojený k vypouštěcí straně hermetického kompresoru 100, venkovní tepelný výměník 104, jednotku 105 pro snížení tlaku takovou jako je například elektrický expanzní ventil, a vnitřní tepelný výměník 106, které jsou postupně navzájem spojeny chladivovým potrubím. Obecně platí, že v zařízení 200 s chladicím cyklem je vnitřní tepelný výměník 106 upraven ve vnitřní jednotce umístěné uvnitř, a ostatní jednotky jako je například hermetický kompresor 100, čtyřcestný ventil 103, venkovní tepelný výměník 104 a jednotka 105 pro snížení tlaku jsou upraveny ve venkovní jednotce umístěné ve venkovním prostředí.

Například v režimu topení je čtyřcestný ventil 103 připojen, jak je naznačeno plnými čarami na obr. 3. Chladicí plyn s vysokou teplotou a vysokým tlakem stlačený v hermetickém kompresoru 100 proudí do vnitřního tepelného výměníku 106, kde kondenzuje, až je zkapalněn, a poté je dekomprimován jednotkou 105 pro snížení tlaku, aby byl dvoufázovým chladivém plyn-kapalina s nízkým tlakem a nízkou teplotou. Potom dvoufázové chladivo plyn-kapalina proudí do venkovního tepelného výměníku 104. Dvoufázové chladivo plynkapalina, které proudilo do venkovního tepelného výměníku 104, se odpařuje až do zplynění, a vrací se znovu do hermetického kompresoru 100 přes čtyřcestný ventil 103. To znamená, že chladivo cirkuluje, jak je naznačeno plnými šipkami na obr. 3. Díky této cirkulaci ve vnitřním tepelném výměníku 106, který slouží jako kondenzátor, přijímá vnitřní ovzduší teplo z chladicího plynu s vysokou teplotou a vysokým tlakem a vnitřní vzduch se ohřívá, zatímco ve venkovním tepelném výměníku 104, který slouží jako výparník, přijímá dvoufázové chladivo plyn-kapalina teplo z venkovního vzduchu.

V režimu chlazení je připojen čtyřcestný ventil 103, jak je znázorněno přerušovanými čarami na obr. 3. Chladicí plyn s vysokou teplotou a vysokým tlakem stlačený v hermetickém kompresoru 100 proudí do venkovního tepelného výměníku 104, kde kondenzuje, až je zkapalněn, a poté je dekomprimován jednotkou 105 pro snížení tlaku, aby se stal dvoufázovým chladivém plynkapalina s nízkou teplotou a nízkým tlakem. Potom dvoufázové chladivo plynkapalina proudí do vnitřního tepelného výměníku 106. Dvoufázové chladivo plynkapalina, které proudilo do vnitřního tepelného výměníku 106 se odpařuje až do zplynění, a vrací se opět do hermetického kompresoru 100 přes čtyřcestný ventil 103. To znamená, že když se provoz topení přepne do režimu chlazení, slouží vnitřní tepelný výměník 106 jako výparník namísto kondenzátoru, a venkovní tepelný výměník 104 slouží jako kondenzátor namísto výparníku. Takže chladivo cirkuluje, jak je naznačeno přerušovanými šipkami na obr. 3. Díky této cirkulaci ve venkovním tepelném výměníku 104, který slouží jako kondenzátor, venkovní vzduch přijímá teplo z chladicího plynu s vysokou teplotou a vysokým tlakem, a ve vnitřním tepelném výměníku 106 sloužícím jako výparník přijímá dvoufázové chladivo plyn-kapalina teplo z vnitřního vzduchu a vnitřní vzduch je ochlazován.

Chladivo cirkulující v tomto zařízení s chladicím cyklem je obecně jedním z R407C chiadiva, R410A chladivá nebo R32 chladivá.

Konfigurace elektrického motoru 30, který přenáší rotační sílu na kompresní mechanismus 20 bude nyní popsána s odkazem na obr. 1 a 4. Obr. 4 je pohled na příčný řez elekromotorem vedeném podél linie B-B v hermetickém kompresoru na obr. 1.

Elektromotor 30 obsahuje v podstatě válcový stator 41. upevněný na vnitřním obvodu hermetické nádoby 10 a v podstatě válcový rotor 31. otočně uspořádaný uvnitř statoru 41.

Rotor 31 obsahuje jádro 32 rotoru, jenž je z laminovaných plechů s železným jádrem, které jsou vyražené z plochých válcovaných magnetických ocelových plechů. Rotor 31 využívá konfiguraci používající permanentní magnet jako je bezkartáčový stejnosměrný motor nebo konfiguraci používající sekundární vinutí jako je indukční motor. Například v případě bezkartáčového stejnosměrného motoru, jak je znázorněn na obr. 4, je upraven vkládací otvor 33 pro magnet podél osy jádra 32 rotoru, a permanentní magnet 34 jako je feritový magnet nebo magnet ze vzácných zemin je vložen do vkládacího otvoru 33 pro magnet. Permanentní magnet 34 tvoří magnetické póly na rotoru 3L Rotor 31 se otáčí působením mezi magnetickým tokem generovaným magnetickými póly na rotoru 31 a magnetickým tokem generovaným statorovými vinutími 44 na statoru 41.

V případě neznázorněného indukčního motoru je upraveno sekundární vinutí místo permanentního magnetu pro jádro 32 rotoru, a statorová vinutí 44 statoru 41 indukují magnetický tok do sekundárního vinutí tak, že je generována rotační síla, čímž se rotor 31 otáčí.

Otvor hřídele, skrz který prochází rotační hřídel 21, je vytvořen uprostřed jádra 32 rotoru a je v něm upevněna hlavní část 21a hřídele rotačního hřídele 21, například smršťovací tvarovkou. Tímto způsobem se přenáší otáčivý pohyb rotoru 31 na rotační hřídel 2Ί. Kolem otvoru hřídele jádra 32 rotoru je upraveno množství vzduchových otvorů 35. Chladicí plyn s vysokou teplotou a vysokým tlakem stlačený v kompresním mechanismu 20 pod elektrickým motorem 30 prochází skrz vzduchové otvory 35. Chladicí plyn s vysokou teplotou a vysokým tlakem stlačený v kompresním mechanismu 20 také prochází vzduchovou mezerou mezi rotorem 31 a statorem 41 a mezerou ve statorových vinutích 44 jinými než jsou vzduchové otvory 35.

Stator 41 obsahuje statorové jádro 42, izolační člen 43 a statorová vinutí 44. Podobným způsobem jako rotor 31 je statorové jádro 42 z laminovaných plechů s železným jádrem, které jsou vyražené z plochých válcovaných magnetických ocelových plechů. Vnější průměr statorového jádra 42 je větší než vnitřní průměr střední části spodní nádoby 12, a statorové jádro 42 je připevněné k vnitřnímu obvodu spodní nádoby 12 smršťovací tvarovkou. Statorové jádro 42 obsahuje zadní třmen 45 tvořící vnější válcovitou část a zuby 46, které jsou množinou magnetických pólových zubů vyčnívajících ze zadního třmenu 45 směrem ke středu statoru 41 podél poloměru statoru 41 tak, že jsou směrem k rotoru 31 ve stejných intervalech. Zuby 46 jsou opatřeny statorovými vinutími 44 proto, aby sloužily jako magnetické póly. Štěrbiny 47 (mezera) pouzdra statorových vinutí 44 jsou vytvořeny mezi zuby 46.

Jak je znázorněno na obr. 1, statorová vinutí 44 jsou připojena na vodiče 48. Vodiče 48 jsou připojeny ke skleněným svorkám 49 připevněným na hermetické nádobě 10, a slouží pro přívod elektrické energie na skleněné svorky 49 ke statorovému vinutí 44. Skleněné svorky 49 jsou připojeny k externímu zdroji napájení pro dodávání elektrické energie do statorových vinutí 44 prostřednictvím vodičů 48. Externím zdrojem napájení je například převodník umístěný mimo hermetickou nádobu 10. Statorová vinutí 44 jsou skupinami navinutých vinutí v axiálním směru (svislý směr) statoru 41 kolem zubů 46 statorového jádra 42 s izolačním členem 43 vloženým mezi nimi, a jsou uspořádány téměř bez mezer v každé ze štěrbin 47 mezi sousedními dvěma zuby 46. Když teče proud ve statorových vinutích 44, zuby 46, kolem kterých jsou navinuta statorová vinutí 44, slouží jako magnetické póly. Směr magnetických pólů se mění v souladu se směrem proudu, který teče ve statorových vinutích 44.

Obr. 5 je pohled shora, který schematicky zobrazuje statorová vinutí elektrického motoru hermetického kompresoru podle provedení 1. Obr. 6 je schéma zapojení statorových vinutí elektrického motoru znázorněného na obr. 5. Stator 41 znázorněný na obr. 5 je statorem třífázového elektrického motoru, a zahrnuje například statorové jádro 42 mající 18 zubů 46a až 46r, a U-fázové statorové vinutí 44k, V-fázové statorové vinutí 441, a W-fázové statorové vinutí 44m, která jsou navinuta kolem zubů 46a až 46r. U-fázové statorové vinutí 44k, V-fázové statorové vinutí 441 a W-fázové statorové vinutí 44m jsou tři jednotlivé skupiny vinutí, a jsou spojeny ve tvaru Y.

Jak je znázorněno na obr. 5, v U-fázovém statorovém vinutí 44k jsou vinutí 44a navinuté kolem zubů 46a, 46b a 46c, vinutí 44b navinuté kolem zubů 46q, 46h a 46i, a vinutí 44c navinuté kolem zubů 46 m, 46n a 46o zapojena v sérii. Ufázové statorové vinutí 44k má konec spojený s neutrálním bodem 44j a druhý konec připojený k U-fázovému vodiči 48u přes U-fázovou svorku 51u, a tím tvoří U-fázi statoru 41_.

Ve V-fázovém statorovém vinutí 441 jsou vinutí 44d navinuté kolem zubů 46e, 46f a 46q, vinutí 44e navinuté kolem zubů 46k, 461 a 46m, a vinutí 44f navinuté kolem zubů 46q, 46r a 46a zapojena v sérii. V-fázové statorové vinutí 441 má konec připojený k neutrálnímu bodu 44j a druhý konec připojený k Vfázovému vodiči 48v přes V-fázovou svorku 51y, a tím tvoří V-fázi statoru 41.

Ve W-fázovém statorovém vinutí 44m jsou vinutí 44g navinuté kolem zubů 46c, 46d a 46e, vinutí 44h navinuté kolem zubů 46i, 46j a 46k, a vinutí 44 i navinuté kolem zubů 46o, 46p a 46q zapojena v sérii. W-fázové statorové vinutí 44m má konec připojený k neutrálnímu bodu 44j a druhý konec připojený k Wfázovému přívodnímu vedení 48w přes W-fázovou svorku 51w, a tím tvoří W-fázi statoru 41..

Když teče proud přes statorová vinutí 44k, 441 a 44m v U-fázi, V-fázi a Wfázi, je statorové jádro 42 vybuzeno a zuby 46a až 46r slouží jako magnetické póly. Boční povrchy štěrbin 47, kdy je každá vytvořená mezi sousedními dvěma zuby 46, jsou pokryty izolačním členem 43 proto, aby se zabránilo kontaktu mezi zuby 46 a statorovými vinutími 44.

V elektrickém motoru 30 zahrnujícím takto konfigurovaný stator 41, působení mezi magnetickým tokem generovaným statorovými vinutími 44 statoru 41 a magnetickým tokem generovaným rotorem 31 otáčí rotorem 31 a rotačním hřídelem 21., a rotační síla se přenáší do kompresního mechanismu 20 prostřednictvím rotačního hřídele 21..

Rotační síla generovaná elektrickým motorem 30, to znamená, že je generovaná točivým momentem, sleduje množství zatížení potřebného pro sání, kompresi, a vypouštěcí procesy chladicího plynu v kompresním mechanismu 20. Jinými slovy, jak se množství zatížení kompresního mechanismu 20 zvyšuje, točivý moment generovaný elektromotorem 30 je třeba take zvýšit. Generovaný točivý moment elektromotoru 30 je vytvářen působením mezi magnetickým tokem generovaným proudem protékajícím ve statorových vinutích 44 a magnetickým tokem permanentního magnetu nebo sekundárního vinutí (v ’ ··· · · · « • · ♦ ♦ * · ·*· ··· ··· ··· ··· případě indukčního motoru) v rotoru 31. Velikost generovaného točivého momentu se stanoví na základě velikosti magnetických toků generovaných statorem 41 a rotorem 31.

Obecně platí, že velikost magnetického toku rotoru 31 je zhruba stanovena v závislosti na konstrukci permanentního magnetu nebo sekundárního vinutí v rotoru 31. Mezi komponenty, které určují velikost magnetického toku statoru 41, je také stanoven počet statorových vinutí 44 v závislosti na konstrukci, a tím je řízena velikost generovaného točivého momentu elektrického motoru 30 pomocí zvyšování nebo snižování proudu tekoucího ve statorových vinutích 44. To znamená, že pro zvýšení generovaného točivého momentu elektrického motoru 30 se zvyšuje proud, který teče ve statorových vinutích 44, zatímco ke snížení generovaného točivého momentu se snižuje proud, který ve statorových vinutích 44 protéká.

Proud, který teče ve statorových vinutích 44, může být řízen převodníkem externího napájecího zdroje připojeného k vodiči 48 přes skleněné svorky 49. Převodník může také vytvářet točivý moment potřebný pro elektrický motor 30 v souladu s velikostí zatížení kompresního mechanismu 20. Tento převodník pohání elektrický motor 30 za použití střídavých proudů do U-fázového statorového vinutí 44k, V-fázového statorového vinutí 441 a W-fázového statorového vinutí 44m elektrického motoru 30 s fázemi, které jsou posunuté o 120°.

Statorová vinutí 44 obecně používají měděný drát, ale ke snížení nákladů se v některých případech může použít hliníkový drát. V případě použití hliníkového drátu však má vodič elektrický odpor asi 1,6 krát větší než ho má měděný drát, který má stejný průměr. Se stejnou velikostí zatížení kompresního mechanismu 20 je zapotřebí stejné velikosti zátěžového točivého momentu, a proud se stejnými ampéry teče ve statorových vinutích 44. Tudíž i v případě použití hliníkového drátu pro statorová vinutí 44, kdy musí téct proud se stejnými ampéry jako v případě použití měděného drátu. Když protéká proud s potřebnými ampéry, ztráta Jouleova tepla vyskytujícího se ve statorových vinutích s využitím hliníkového drátu se zvyšuje ve srovnání se statorovými vinutími využívajícími měděný drát. To znamená, že elektrický motor používající hliníkový drát snižuje účinnost ve srovnání s elektrickým motorem s použitím měděného drátu.

Pro potlačení poklesu účinnosti existuje způsob použití jak měděného drátu, tak hliníkového drátu. Nicméně, protože měděný drát a hliníkový drát mají elektrické odpory, které jsou od sebe odlišné asi 1,6 krát, pokud se poměr mezi měděným drátem a hliníkovým drátem liší mezi fázemi, liší se také odpor mezi fázemi, což vede k nevyváženosti mezi proudem protékajícím každou fází. Proudová nerovnováha způsobuje pulzaci točivého momentu tak, že dochází k elektromagnetickému zvuku, který způsobuje hluk.

Také v případě použití jak měděného drátu, tak hliníkového drátu pro statorová vinutí 44 je obtížné elektricky spojit tyto dráty. V případě použití měděného drátu pro statorová vinutí 44, vazba mezi statorovými vinutími 44, a vazba mezi statorovými vinutími 44 a vodičem 48 jsou měděná propojení, a tak mohou být tato vinutí snadno provedena například svařováním wolframovým inertním plynem (TIG). Na druhou stranu, v případě použití jak měděného drátu, tak hliníkového drátu pro statorová vinutí 44, vazba mezi statorovými vinutími 44, a vazba mezi statorovými vinutími 44 a vodičem 48 jsou vodivá propojení mezi různými kovy, a tyto kovy mají různé teploty tání. Z tohoto důvodu není tento případ vhodný například pro svařování TIG. Existují techniky spojování, jako je nanášení ultrazvukovými vlnami a třecí tlakový kontakt. Tyto techniky však vyžadují vyčleněné speciální vybavení. Tedy z pohledu efektivity práce a nákladů se spojování částí z různých kovů s výhodou redukuje, jak jen je to možné.

S ohledem na to se v provedení 1 mezi U-fázovým statorovým vinutím 44k, V-fázovým statorovým vinutím 441 a W-fázovým statorovým vinutím 44m spojeným ve tvaru Y používá hliníkový drát pro vinutí 44c, 44f a 44i, která jsou připojena k neutrálnímu bodu 44j. Konkrétně se jedná o vinutí 44a a 44b Ufázového statorového vinutí 44k, vinutí 44d a 44e V-fázového statorového vinutí 44I, a vinutí 44q a 44h W-fázového statorového vinutí 44m, kdy je použit měděný drát, a vinutí 44c U-fázového statorového vinutí 44k, vinutí 44f V-fázového statorového vinutí 441 a vinutí 44i W-fázového statorového vinutí 44m, kdy je použit hliníkový drát.

V takto konfigurovaných statorových vinutích 44 je poměr mezi měděným drátem a hliníkovým drátem jednotný mezi fázemi, a proto je fázový odpor mezi fázemi také jednotný. Rovnoměrností mezifázového odporu mezi fázemi se získá rovnováha proudu protékajícího ve fázích. Tak může být snížena pulzace točivého momentu elektrického motoru 30, zatímco je potlačeno snížení účinnosti elektrického motoru 30. Z tohoto důvodu může být poskytnut vysoce kvalitní, nákladově efektivní elektrický motor 30 s nízkou hlučností za použití jak hliníkového drátu, tak měděného drátu.

Měděný drát je umístěn po stranách vodiče 48, a hliníkový drát je umístěn po stranách neutrálního bodu 44j. Tak mohou být spojovací části mezi různými kovy zmenšeny a výrobní náklady pro vodivé spojování různých kovů mohou být též redukovány. Výsledkem může být zvýšení produktivity a kvality elektrického motoru 30.

Kromě toho je nehlučný elektrický motor 30 namontován na hermetický kompresor 100 tak, že může být poskytnut z hlediska nákladů efektivní a vysoce kvalitní hermetický kompresor 100.

Použití nákladově efektivního a vysoce kvalitního hermetického kompresoru 100 pro zařízení 200 s chladicím cyklem umožňuje poskytovat vysoce spolehlivé zařízení 20 s chladicím cyklem.

Provedení 2

V provedení 1 mezi statorovými vinutími 44k, 44I a 44m v připojené U-fázi, V-fázi a W-fázi do tvaru Y, jsou vinutí 44c, 44f a 44i připojená k neutrálnímu bodu 44i vyrobena z hliníkového drátu. V provedení 2 se hliníkový drát používá pro část ve tvaru Δ (delta) - připojená statorová vinuti.

Obr. 7 je schéma zapojení statorových vinutí elektrického motoru podle provedení 2. Stejné nebo podobné součásti jako jsou v provedení 1, jsou označeny stejnými vztahovými značkami.

Podobným způsobem jako v provedení 1, stator 41 elektrického motoru 30 podle provedení 2 obsahuje statorové jádro 42 mající 18 zubů 46a až 46r, a Ufázové statorové vinutí 44k, V-fázové statorové vinutí 44I a W-fázové statorové vinutí 44m, která jsou navinutá kolem zubů 46a až 46r. U-fázové statorové vinutí 44k, V-fázové statorové vinutí 441 a W-fázové statorové vinutí 44m jsou tři jednotlivé skupiny vinutí, a jsou připojené ve tvaru Δ.

V U-fázovém statorovém vinutí 44k jsou vinutí 44a navinutá kolem zubů 46a, 46b a 46c, vinutí 44b navinutá kolem zubů 46q, 46h a 46i, a vinutí 44c navinutá kolem zubů 46m, 46n a 46o zapojena v sérii. U-fázové statorové vinutí 44k má konec připojený k W-fázovému vodiči 48w a druhý konec připojený k Ufázovému vodiči 48u.

Ve V-fázovém statorovém vinutí 441 jsou vinutí 44d navinuté kolem zubů 46e, 46f a 46q, vinutí 44e navinuté kolem zubů 46k, 46I a 46m, a vinutí 44f navinuté kolem zubů 46q, 46r a 46a zapojena v sérii. V-fázové statorové vinutí 44I má jeden konec připojený k U-fázovému vodiči 48u a druhý konec připojený k V-fázovému vodiči 48v.

Ve W-fázovém statorovém vinutí 44m jsou vinutí 44q navinutá kolem zubů 46c, 46d a 46e, vinutí 44h navinutá kolem zubů 46i, 46j a 46k, a vinutí 44i navinutá kolem zubů 46o, 46p a 46q zapojena v sérii. W-fázové statorové vinutí 44m má jeden konec připojený k V-fázovému vodiči 48v a druhý konec připojený k W-fázovému vodiči 48w.

Mezi U-fázovým statorovým vinutím 44k, V-fázovým statorovým vinutím 441 a W-fázovým statorovým vinutím 44m spojenými ve tvaru Δ, používají vinutí 44b, 44e a 44h uspořádaná v prostřední části každé fáze hliníkový drát. Konkrétně vinutí 44a a 44c v U-fázovém statorovém vinutí 44k, vinutí 44d a 44f ve Vfázovém statorovém vinutí 44I, a vinutí 44q a 44i ve W-fázovém statorovém vinutí 44m používají měděný drát, a vinutí 44b v U-fázovém statorovém vinutí 44k, vinutí 44e ve V-fázovém statorovém vinutí 44I, a vinutí 44h ve W-fázovém statorovém vinutí 44m používají hliníkový drát.

Tímto způsobem je v třífázovém spojení ve tvaru Δ měděný drát umístěn na straně vodiče 48 v každé fázi, a hliníkový drát je umístěn mezi těmi sousedními z měděného drátu. Tak mohou být sníženy spojovací části mezi různými kovy, a výrobní náklady pro vodivé spojování různých kovů mohou být též redukovány.

Kromě toho je poměr mezi měděným drátem a hliníkovým drátem jednotný mezi fázemi a fázový odpor je mezi fázemi také jednotný. Rovnoměrností fázového odporu mezi fázemi se získá rovnováha proudu protékajícího ve fázích. Tak není generována pulzace točivého momentu a je zabráněno zhoršení elektromagnetického zvuku ve srovnání s elektrickým motorem používajícím pouze měděný drát pro statorová vinutí 44.

Seznam vztahových značek

- hermetická nádoba

- horní nádoba

- spodní nádoba

- kompresní mechanismus

- rotační hřídel

21a - hlavní část hřídele

21b - excentrická část hřídele

21c - podhřídelová část

- valivý píst

- válec

23a - komora válce

23b - komora zpětného tlaku

23c - lopatková drážka

- horní ložisko

- spodní ložisko

- lopatka

- tlumič hluku vypouštění

- elektrický motor

- jádro rotoru

- rotor

- otvor pro vkládání magnetu

- permanentní magnet

- vzduchový otvor

- stator

- statorové jádro

- izolační člen

- statorové vinutí

44a až 44i - vinutí

44j - neutrální bod

44k - U-fázové statorové vinutí

44I - V-fázové statorové vinutí

44m - W-fázové statorové vinutí

- zadní třmen

- zuby

46a až 46r - zuby

- drážka

- vodič

48u - U-fázový vodič

48v - V-fázový vodič

48w - W-fázový vodič

- skleněná svorka

- svorka u - U-fázová svorka

51 v - V-fázová svorka w - W-fázová svorka

100 - hermetický kompresor

101 - sací tlumič

101a - spojovací potrubí pro sání

102 - vypouštěcí potrubí

103 - čtyřcestný ventil

104 - venkovní tepelný výměník

105 - jednotka pro snížení tlaku

106 - vnitřní tepelný výměník

200 - zařízení s chladicím cyklem

Claims

1. Elektrický motor (30) obsahující:

stator (41), který má válcový tvar a zahrnuje statorové jádro (42) a statorové vinutí (44) navinuté kolem statorového jádra (42); a rotor (31) otočně uspořádaný uvnitř statoru (41), statorové vinutí (44) zahrnuje množinu vinutí (44a až 44i) zapojených do série v každé fázi, množina vinutí (44a až 44i) v každé fázi, je tvořena jak měděným drátem, tak hliníkovým drátem, množina vinutí (44a až 44i) ve statorovém vinutí (44) je spojena do spojení ve tvaru Y, vinutí (44a, 44b, 44d, 44e, 44g, 44h) z měděného drátu v každé fázi je umístěna na linii strany přívodu energie, vinutí (44c, 44f, 44i) hliníkového drátu v každé fázi jsou umístěna na straně neutrálního bodu.

2. Elektrický motor (30) obsahující:

stator (41), který má válcový tvar a zahrnuje statorové jádro (42) a statorové vinutí (44) navinuté kolem statorového jádra (42); a rotor (31) otočně uspořádaný uvnitř statoru (41), statorové vinutí (44) zahrnuje množinu vinutí (44a až 44i) zapojených do série v každé fázi, množina vinutí (44a až 44i) v každé fázi, je tvořena jak měděným drátem, tak hliníkovým drátem, množina vinutí (44a až 44i) ve statorovém vinutí (44) je spojena do spojení delta, vinutí (44a, 44c, 44d, 44e, 44g, 44i) z měděného drátu v každé fázi je umístěna pro spojení v mezifázi, vinutí (44b, 44e, 44h) z hliníkového drátu v každé fázi je umístěna mezi vinutími (44a,44c,44d, 44f, 44g, 44h) z měděného drátu,

3. Hermetický kompresor obsahující:

kompresní mechanismus (20), který stlačuje chladicí plyn; a

..=. .=. · .=. .=. · .=.

elektrický motor (30) podle nároků 1 nebo 2, který přenáší rotaci na kompresní mechanismus (20) tak, že je chladicí plyn stlačován.

4. Zařízení s chladicím cyklem obsahující:

hermetický kompresor (100) podle nároku 3;

venkovní tepelný výměník (104), který slouží jako kondenzátor v chladicím provozu a slouží jako výparník v provozu topení; a vnitřní tepelný výměník (106), který slouží jako výparník v chladicím provozu a slouží jako kondenzátor v provozu topení.