JP2001339884A - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents
密閉型電動圧縮機Info
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Abstract
率で駆動することができる密閉型電動圧縮機を提供す
る。 【解決手段】 密閉容器1内に設けられた圧縮要素3と
この圧縮要素3を駆動する電動要素(電動機)3とから
三相電源により駆動される密閉型電動圧縮機Cを構成す
る。電動要素を、固定子4と、この固定子4内で回転す
る永久磁石埋め込み型の回転子5とから構成する。回転
子5は、回転子継鉄部5Aの周辺部に設けられた籠型2
次導体5Bと、回転子継鉄部5Aに埋め込まれた永久磁
石31とから構成する。
Description
縮要素を駆動する電動要素とを密閉容器内に収納して成
る密閉型電動圧縮機に関するものである。
アーコンデショナー(空調機)の冷凍サイクルを構成す
る密閉型電動圧縮機を駆動する電動要素としては、商用
電源で駆動する誘導電動機やDCブラシレス電動機等が
採用されていた。これら電動機の電動要素は、密閉容器
内に固定されると共に、電動要素は固定子巻線を備えた
固定子と、この固定子内で回転する回転子とから構成さ
れている。そして、電動要素は、固定子巻線に交流商用
電源を供給することによって回転子を誘導回転させてい
た。
用されている誘導電動機では理論上、2次銅損が存在す
るのが知られている。該誘導電動機の効率は2次銅損に
よって限界が生じている問題があった。
制御機器を必要とするため誘導電動要素よりコストアッ
プとなってしまう。そこで、駆動制御機器を必要とせず
に三相電源を用いた電動要素を高効率で駆動することが
できる密閉型電動圧縮機の開発が望まれていた。
ために成されたものであり、駆動制御機器を必要とせず
に三相二極構成の電動要素を高効率で駆動することがで
きる密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。
密閉型電動圧縮機は、密閉容器内に圧縮要素とこの圧縮
要素を駆動する電動要素とを備え、この電動要素を三相
電源により駆動して成る密閉型電動圧縮機であって、電
動要素は、密閉容器に固定され、固定子巻線を備えた固
定子と、この固定子内で回転する永久磁石埋め込み型の
回転子とから構成され、この回転子は、回転子継鉄部の
周辺部に設けられた籠型2次導体と、回転子継鉄部に埋
め込まれた永久磁石とを備えて構成されているものであ
る。
は、請求項1に加えて電動要素は、三相二極構成である
ことを特徴とする。
は、上記各発明に加えて、回転子の籠型2次導体をスキ
ュー付き構造とし、当該スキューのピッチを0より大き
く1.5スロットピッチ以下としたしたものである。
は、上記各発明に加えて、永久磁石は、希土類磁石とし
たものである。
は、上記各発明に加えて、回転子継鉄部に埋め込まれる
永久磁石の枚数は、偶数枚としたものである。
は、上記各発明に加えて、線電流を検知する電流感応型
の保護手段を備えるものである。
縮機は、上記各発明に加えて、能力制御を可能とされて
いるものである。
形態を詳述する。図1は本発明を適用する密閉型電動圧
縮機Cの縦断側面図例である。この図において、1は密
閉容器であり、内部の上側に電動要素としての電動機
(交流誘導モータ)2、下側にこの電動機2で回転駆動
される圧縮要素3が収納されている。密閉容器1は予め
2分割されたものに電動機2、圧縮要素3を収納した
後、高周波溶着などによって密閉されたものである。
尚、密閉型電動圧縮機Cとしては、ロータリー、レシプ
ロ、スクロールコンプレッサなどが挙げられる。
に密閉容器1の内壁に固定された固定子4と、この固定
子4の内側に回転軸6を中心にして回転自在に支持され
た回転子5とから構成されている。そして、固定子4の
固定子鉄心4Aには回転子5に回転磁界を与える固定子
巻線7を備えている。
1のロータリー用シリンダ9及び第2のロータリー用シ
リンダ10を備えている。各シリンダ9、10には回転
軸6で回転駆動される偏心部11、12が取り付けられ
ており、これら偏心部11、12は偏心位置がお互いに
180度位相がずれている。
を回転する第1のローラ、第2のローラであり、それぞ
れ偏心部11、12の回転でシリンダ内を回転する。1
5、16はそれぞれ第1の枠体、第2の枠体であり、第
1の枠体15は中間仕切板8との間にシリンダ9の閉じ
た圧縮空間を形成させ、第2の枠体16は同様に中間仕
切板8との間にシリンダ10の閉じた圧縮空間を形成さ
せている。また、第1の枠体15、第2の枠体16はそ
れぞれ回転軸6の下部を回転自在に軸支する軸受部1
7、18を備えている。
れ第1の枠体15、第2の枠体16を覆うように取り付
けられている。尚、シリンダ9と吐出マフラー19は第
1の枠体15に設けられた図示しない吐出孔にて連通さ
れており、シリンダ10と吐出マフラー20も第2の枠
体16に設けられた図示しない吐出孔にて連通されてい
る。21は密閉容器1の外部に設けられたバイパス管で
あり、吐出マフラー20の内部に連通している。
吐出管であり、23、24はそれぞれシリンダ9、10
へつながる吸入管である。また、25は密閉ターミナル
であり、密閉容器1の外部から固定子4の固定子巻線7
へ電力を供給するものである(密閉ターミナル25と固
定子巻線7とをつなぐリード線は図示せず)。
いが厚さ0.3mm〜0.7mmの電磁鋼板を所定の形
状に打ち抜いた回転子用鉄板を複数枚積層し、お互いに
カシメて一体に積層されている(尚、カシメによらずに
溶接にて一体化しても良い)。66、67は回転子鉄心
26の上下端に取り付けられる平板状の端面部材であ
り、アルミや樹脂材料等の非磁性材料により、回転子用
鉄板と略同形状に成形されている。Aはバランスウエイ
トであり、上方の端面部材66と共にリベット51にて
回転子鉄心26に固定されている。
3は回転子5の横断上面図である。回転子5は、回転子
継鉄部5Aとこの回転子継鉄部5Aの周辺部に設けられ
た籠型2次導体5Bと、回転子継鉄部5Aに埋め込まれ
た磁石部材としての永久磁石31とから構成されてい
る。籠型2次導体5Bは、回転子継鉄部5Aの周辺部に
複数設けられると共に回転軸6の延在方向に渡って籠型
に形成された図示しない円筒形の孔にアルミダイカスト
が射出成形されている。該籠型2次導体5Bの両端は回
転軸6の円周方向に所定の角度の螺旋状に傾斜した、所
謂スキュー付き構造に形成されている。この籠型2次導
体5Bには0より大きく1.5スロットピッチ以下のス
キューにて構成されている。0スロットピッチとは、一
端のスロットを他側に延在方向に垂直に下ろした状態の
ことであり、1.5スロットピッチとは、一端のスロッ
トを他側に円周方向に1.5スロット分ひねった状態の
ことである。即ち、0から1.5スロットピッチの間に
て構成されているものである。
石31が埋め込まれており、この永久磁石31は板状に
形成され回転子5を中心に対向して2枚が平行に設けら
れると共に、回転子継鉄部5Aの一端から他端に渡って
埋め込まれている。該永久磁石31は永久磁石の中で最
も磁束密度の大きな希土類磁石が用いられている。ま
た、永久磁石31の対向面はそれぞれ異なる磁極で埋め
込まれている。即ち、各永久磁石31は回転子5の円周
方向外側に向けてそれぞれ異なる磁極で埋め込まれ、後
述する各巻線7A、巻線7B、巻線7Cの磁力線にて回
転子5に回転力を付与できるように構成されている。
2は巻線7A、巻線7B、巻線7Cとからなる三相の固
定子巻線7を備えている。固定子巻線7は、巻線7A
と、巻線7Bと、巻線7Cから構成されており、各巻線
7A、巻線7B、巻線7Cは電源スイッチ33を介して
三相交流商用電源ACに接続されている。
検知する電流感応型の保護手段34が設けられており、
この保護手段34は線電流を検知する線電流検知器34
Aと保護スイッチ(この場合、電源スイッチ33が保護
スイッチを兼ねている)とから構成されている。即ち、
電動機2の保護を電流感応型のCT制御方式としてい
る。そして、線電流検知器34Aが予め設定された所定
の電流を感知した場合、線電流検知器34Aは保護スイ
ッチ(電源スイッチ33)を動作させて固定子巻線7へ
の電源供給を遮断できるように構成されている。尚、保
護スイッチは電源スイッチ33を使用せず別の保護スイ
ッチ(図示せず)を電源スイッチ33に直列に設けても
差し支えない。
て、電源スイッチ33が閉じられると、巻線7A、巻線
7B、巻線7Cに三相電流が流れて回転子5は所定の回
転方向に始動する。この時、回転子5には通常の誘導機
同様の籠型2次導体5Bを有しているので、回転子5は
固定子巻線7へ流れる電流に反応し電動機2の始動運転
が行なわれる。
流(三相交流商用電源AC)を印加するようにしている
ので、電動機2の回転子5構造を従来の誘導同期電動要
素同様自己始動が可能となると共に、運転時は埋め込ん
だ永久磁石31の作用により、同期運転を行なうことが
できるようになる。
31を埋め込むと共に、回転子5の籠型2次導体5Bを
0より大きく1.5スロットピッチ以下のスキュー構造
としているので、電源スイッチ33が閉じた瞬間の始動
時から同期運転までの電動機2の過渡時に発生する永久
磁石31による制動トルクを上回るトルクを発生させる
ことが可能となる。これにより、従来の誘導電動要素同
様、三相交流商用電源ACで容易に同期運転を行なうこ
とが可能となると共に、運転時における2次銅損を大幅
に減少させることが可能となる。
4Aは固定子巻線7に流れる電流を監視しており、回転
子5が発熱した際、電動機2に供給している電源を遮断
することが可能となる。即ち、回転子5が発熱した場
合、保護手段34によって、固定子巻線7に流れる電流
を遮断し、回転子5がそれ以上温度上昇してしまうのを
防止している。これにより、熱によって回転子5に埋め
込まれた永久磁石31が滅磁(温度による滅磁)を未然
に防止することができるようになる。尚、永久磁石31
に所定の温度を加えることにより滅磁するのは従来より
周知の技術であり詳細な説明を省略する。
の回転子5を、回転子継鉄部5Aの周辺部に設けられた
籠型2次導体5Bと、回転子継鉄部5Aに永久磁石31
を埋め込むと共に、回転子5の籠型2次導体5Bを0よ
り大きく1.5スロットピッチ以下のスキュー構造とし
ているので、三相2極の構成でも従来の誘導電動機同様
自己始動させることが可能となると共に、埋め込んだ永
久磁石31の作用により、同期運転を確保することが可
能となる。これにより、始動から同期運転に入るまでの
電動機2の過渡時に発生する制動トルクも問題とはなら
ず、運転時における2次銅損を大幅に減少させることが
可能となる。
A、巻線7B、巻線7C)構造を従来の誘導電動機同様
に構成し、電動機2を三相2極の構造としているので、
固定子4の製造に係わる設備変更などの追加設備等も不
要でありながら、大幅に運転効率を改善することができ
るようになる。
が必要能力に応じて調整され、運転負荷が変化した場合
でも、高効率/高力率において運転を行うことが可能と
なる。これにより、軽負荷時から過負荷時の全般におい
て大幅な力率と効率の改善を行うことができるようにな
り、また、負荷変動による力率/効率の変化も大幅に小
さくできる。
の電動機2(図中誘導同期電動機と称している)の通常
運転時、パワー能力制御運転時の力率と、効率の比較例
を示している。尚、通常運転時の負荷は3.0N・m、
パワー制御運転時の負荷は1.5N・mとしている。
び、2次銅損の大幅な減少などにより、効率及び力率を
大きく改善することが可能となる。
の力率は、極端に低下してしまうが、本発明の電動機2
は、永久磁石31を希土類磁石としていることなどか
ら、軽負荷から過負荷まで高力率運転が可能となる。こ
れにより、負荷変動による力率/効率の変化量を大幅に
小さくすることができるようになり、力率/効率の大幅
な改善を行なうことができるようになる。
継鉄部5Aに埋め込まれた他の回転子5を示している。
この場合、永久磁石31は籠型2次導体5Bの内側に円
弧状に所定の間隔で近接して埋め込まれると共に、各永
久磁石31は回転子継鉄部5Aの一端から他端に渡って
埋め込まれている。該両永久磁石31は回転子5の円周
方向外側に向けてそれぞれ異なる磁極で埋め込まれてい
る。
31が回転子継鉄部5Aに埋め込まれた他の回転子5を
示している。図6では、永久磁石31は籠型2次導体5
Bの内側に2枚の永久磁石31を略く字状に配置した状
態で回転子5を中心に対向して埋め込まれて略縦長菱形
に配置すると共に、各永久磁石31は回転子継鉄部5A
の一端から他端に渡って埋め込まれている。また、図7
では、永久磁石31は籠型2次導体5Bの内側に2枚の
永久磁石31を略正方形に配置した状態で回転子5を中
心に対向して埋め込まれて略正方形に配置すると共に、
各永久磁石31は回転子継鉄部5Aの一端から他端に渡
って埋め込まれている。
永久磁石31が回転軸6に近接して埋め込まれると共
に、この永久磁石31と平行に所定の間隔を存して籠型
2次導体5B側に埋め込まれている。これら2枚の永久
磁石31は回転軸6を中心に対向して埋め込まれ、合計
4枚の永久磁石31が回転子継鉄部5Aの一端から他端
に渡って埋め込まれている。そして、回転子5を中心に
対向して埋め込まれた各永久磁石31は、回転軸6を中
心に回転子5の円周方向外側に向けてそれぞれ異なる磁
極で埋め込まれている。即ち、4数の永久磁石31が回
転軸6を中心に対向して埋め込まれることにより永久磁
石31の磁力を増大させている。これにより、更に大き
な運転効率と力率とを発揮させることが可能となる。
が回転子継鉄部5Aに埋め込まれた他の回転子5を示し
ている。図9では、永久磁石31は籠型2次導体5Bの
内側に6角形に配置すると共に、各永久磁石31は回転
子継鉄部5Aの一端から他端に渡って埋め込まれてい
る。また、図10では、4枚の永久磁石31が図7の状
態で埋め込まれると共に、対向する永久磁石31の中心
に略直角に永久磁石31が埋め込まれている。略直角に
埋め込まれた永久磁石31は対向する両永久磁石31の
離間側に埋め込まれると共に、各永久磁石31は回転子
継鉄部5Aの一端から他端に渡って埋め込まれている。
そして、回転子5を中心に対向して埋め込まれた各永久
磁石31は、回転軸6を中心に回転子5の円周方向外側
に向けてそれぞれ異なる磁極で埋め込まれている。即
ち、6数の永久磁石31を、回転軸6を中心に対向して
埋め込むことにより永久磁石31の磁力を増大させてい
る。
1が回転子継鉄部5Aに埋め込まれた他の回転子5を示
している。図11では、永久磁石31は籠型2次導体5
Bの内側に8角形に配置すると共に、各永久磁石31は
回転子継鉄部5Aの一端から他端に渡って埋め込まれて
いる。また、図12では、8枚の永久磁石31が図7の
状態で埋め込まれると共に、対向する永久磁石31の中
心に略直角に2枚の永久磁石31が平行に埋め込まれて
いる。略直角に埋め込まれた2枚の永久磁石31は対向
する両永久磁石31の離間側に埋め込まれると共に、各
永久磁石31は回転子継鉄部5Aの一端から他端に渡っ
て埋め込まれている。そして、回転子5を中心に対向し
て埋め込まれた各永久磁石31は、回転軸6を中心に回
転子5の円周方向外側に向けてそれぞれ異なる磁極で埋
め込まれている。即ち、8数の永久磁石31を、回転軸
6を中心に対向して埋め込むことにより更に永久磁石3
1の磁力を増大させている。このように、複数枚設ける
ことにより前述より大きな運転効率と力率とを発揮する
ことができるようになる。
6枚又は8枚のうちの何れかの枚数を回転子継鉄部5A
に埋め込むことにより、電動機2の用途に応じて永久磁
石31の枚数を設定することが可能となる。これによ
り、電動機2の運転時の同期運転の確保及び2次銅損の
減少などにより、効率及び力率を大幅に改善することが
可能となる。
キューを0より大きく1.5スロットピッチ以下にして
いるので、籠型2次導体のスキューを最適に構成するこ
とが可能となる。即ち、スキュー0時においては、2次
銅損を最も減少させることができるため、最適効率が得
られる。一方、スキューが0より大きく1.5スロット
ピッチ以下の場合は、1回転中のコギング性の低下及び
始動トルクの向上が得られる。これらから、従来の誘導
電動要素同様に特性全般の最適化を得ることができるよ
うになる。
高力率/高効率運転が可能となる。従って、負荷変動に
よる力率/効率の変化量を大幅に小さくすることができ
るようになり、軽負荷から過負荷までの全般において力
率/効率の大幅な改善を行なうことができるようにな
る。
電源により駆動される電動要素が、密閉容器に固定さ
れ、固定子巻線を備えた固定子と、この固定子内で回転
する永久磁石型の回転子とから構成され、この回転子
は、回転子継鉄部の周辺部に設けられた籠型2次導体
と、回転子継鉄部に埋め込まれた永久磁石とを備えて構
成されているので、例えば従来の三相誘導電動機同様自
己始動を行うことができるようになると共に、運転時は
埋め込んだ永久磁石の作用により、同期運転を行なうこ
とが可能となる。これによって、電動要素の運転時の同
期運転の確保により、2次銅損が減少され、効率及び力
率を大きく改善することが可能となるものである。
造を従来の誘導電動機同様とし、三相2極の構造として
いるため、格別な追加設備などは不要となる。従って、
固定子構造に係わる設備変更が不要となり、電動要素の
製造コストアップを防止することが可能となるものであ
る。
えて、回転子の籠型2次導体をスキュー付き構造とし、
当該スキューのピッチを0より大きく1.5スロットピ
ッチ以下としているので、籠型2次導体のスキューを最
適に構成することが可能となる。即ち、スキュー0時に
おいては、2次銅損を最も減少させることができるた
め、最適効率が得られる。一方、スキューが0より大き
く1.5スロットピッチ以下の場合は、1回転中のコギ
ング性の低下及び始動トルクの向上が得られる。これら
から、従来の誘導電動要素同様に特性全般の最適化を得
ることができるようになる。
明に加えて、永久磁石は、希土類磁石としているので、
同期運転時により高効率を得ることが可能となる。これ
により、力率/効率を大幅に改善することができるよう
になる。従って、密閉型電動圧縮機の電力消費量を大幅
に削減することができるようになるものである。
明に加えて、回転子継鉄部に埋め込まれる永久磁石の枚
数は、偶数枚としているので、用途に応じて永久磁石の
枚数を設定することが可能となる。従って、大幅に汎用
性を広げることができるようになるものである。
明に加えて、線電流を検知する電流感応型の保護手段を
備えているので、回転子に多大な発熱を生じた際、電動
要素に供給している電源を遮断して回転子の温度上昇を
抑えることが可能となる。これにより、回転子に埋め込
まれている希土類磁石が熱によって温度滅磁してしまう
のを確実に防止することができるようになるものであ
る。従って、電動要素の運転中に大きな電流が流れて発
熱した場合でも、確実に温度滅磁を防止することがで
き、電動要素の信頼性を大幅に向上させることができる
ようになるものである。
各発明に加えて、能力制御を可能としているので、制御
運転時、圧縮機の圧縮体積などが必要能力に応じて調整
され、運転負荷が変化した際においても、高効率/高力
率にて運転を行うことができる。
軽負荷運転時の力率は、極端に低下してしまうが、本発
明の電動要素においては、軽負荷から過負荷まで高力率
運転が可能となる。これにより、負荷変動による力率/
効率の変化量を大幅に小さくすることができるようにな
る。従って、力率/効率の大幅な改善を行なうことがで
きるようになるものである。
図例である。
る。
(電動機)の電気回路図である。
る。
ある。
ある。
ある。
ある。
である。
である。
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 密閉容器内に圧縮要素とこの圧縮要素を
駆動する電動要素とを備え、この電動要素を三相電源に
より駆動して成る密閉型電動圧縮機において、 前記電動要素は、前記密閉容器に固定さ、固定子巻線を
備えた固定子と、この固定子内で回転する永久磁石埋め
込み型の回転子とから構成され、 この回転子は、回転子継鉄部の周辺部に設けられた籠型
2次導体と、前記回転子継鉄部に埋め込まれた永久磁石
とを備えて構成されていることを特徴とする密閉型電動
圧縮機。 - 【請求項2】 電動要素は、三相二極構成であることを
特徴とする請求項1の密閉型電動圧縮機。 - 【請求項3】 回転子の籠型2次導体をスキュー付き構
造とし、当該スキューのピッチを0より大きく1.5ス
ロットピッチ以下としたしたことを特徴とした請求項1
又は請求項2の密閉型電動圧縮機。 - 【請求項4】 永久磁石は、希土類磁石であることを特
徴とする請求項1、請求項2又は請求項3の密閉型電動
圧縮機。 - 【請求項5】 回転子継鉄部に埋め込まれる永久磁石の
枚数は、偶数枚としたことを特徴とする請求項1、請求
項2、請求項3又は請求項4の密閉型電動圧縮機。 - 【請求項6】 線電流を検知する電流感応型の保護手段
を備えることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項
3、請求項4又は請求項5の密閉型電動圧縮機。 - 【請求項7】 能力制御を可能とされていることを特徴
とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求
項5又は請求項6の密閉型電動圧縮機。
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JP3600121B2 JP3600121B2 (ja) | 2004-12-08 |
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JP (1) | JP3600121B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006333627A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Hitachi Ltd | 自己始動式同期電動機及びその製造方法並びに圧縮機 |
CN102384086A (zh) * | 2010-09-06 | 2012-03-21 | 株式会社丰田自动织机 | 马达驱动式压缩机 |
CN112290752A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-29 | 河北京津冀再制造产业技术研究有限公司 | 具有自起动能力的马鞍形内置磁极再制造电机及制造方法 |
-
2000
- 2000-05-30 JP JP2000160302A patent/JP3600121B2/ja not_active Expired - Lifetime
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CN102384086A (zh) * | 2010-09-06 | 2012-03-21 | 株式会社丰田自动织机 | 马达驱动式压缩机 |
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