JPH01170778A

JPH01170778A - 密閉形電動圧縮機

Info

Publication number: JPH01170778A
Application number: JP32779887A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Yamaha; 山葉　義和; Takeshi Seto; 毅瀬戸; Kenichi Endo; 健一遠藤; Tatsuya Shimoda; 達也下田
Original assignee: Seiko Epson Corp; Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp; Seiko Epson Corp
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1989-07-05
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JP2665340B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、空調装置、冷凍装置等に利用される密閉形電
動圧縮機に関する。

（従来の技術）従来の密閉形電動圧縮機では、一般にレシプロ型あるい
はローリングピストン型の圧縮機が使用され、電動機に
は誘導電動機が使用されていた。

ところが、レシプロ型、あるいはローリングピストン型
の圧縮機は、第２図の特性す、ｃにて示すように、回転
角度による圧縮トルク変動が大きいので、駆動トルクを
平滑化するために大きな慣性質量をもたせる必要があっ
た。尚、特性すはレシプロ２気筒型、特性Ｃはローリン
グピストン型を示す。また、これらは構造的にも各シー
ル部の摺動速度が大きいことから、高速運転時での効率
低下が大きいものであった。更に、誘導電動機の起動ト
ルクが小さいので、圧縮機の再起動時には、高圧側と低
圧側がバランスするまでの数分間の間強制停止させたり
、バイパスバルブで圧力バランスをとる方式が行なわれ
ているが、強制停止では制御性が悪く、バイパスバルブ
方式ではエネルギーロスが大きくなってしまう欠点があ
った。

そこで、最近、スクロール型圧縮機を用いた密閉形電動
圧縮機が実用化されている。このスクロール型圧縮機は
、互いに偏心運動する２つの渦巻の間に複数の圧縮室を
構成して圧縮を行なうもので、第２図の特性ａにて示す
ように、他の圧縮機と比較して回転角度による圧縮トル
ク変動が極めて小さいので、再起動時の電動機トルクが
小さくて済み、しかも圧縮行程が連続することから隣の
圧縮室との差圧が小さいため、圧縮行程におけるガスの
漏れが少なく、他種の圧１１機に比較して１０％以上の
効率の向上が図れる。また、各摺動部では局部的に公転
運動のみを行なうので、摺動速度が小さくなって高速回
転が可能になり、小型化が容易であるという利点がある
。

（発明が解決しようとする問題点および目的）しかし、
従来の密閉形電動圧縮機では、電動機として誘導電動機
を用いていたために、電動機部の入出力効率が最高でも
７０％程度までしかとれず、電動機の出力トルクが永久
磁石を用いた電動機に比して小さいため、充分な起動ト
ルクを確保するには大聖の電動機が必要となり、その上
再起励時の圧力バランスを採るには依然として制御性の
悪い方式によらねばならない不具合があった。

更に、高速回転が可能なスクロール型圧縮機を用いて１
回転あたりの吐出量を減らし圧縮機部の体積、重量を小
さくしても、従来から密閉形電動圧縮機の体積、重量の
８０〜９０％を電動機部が占めていたため、スクロール
型圧縮機による圧縮機部の小型化の効果が現れ難い結果
をもたらしていた。また、効率面においても、スクロー
ル型の高効率を生かしきれず、電動機の効率が冷却シス
テム全体の効率を支配するという結果を生んでいた。

また更に、誘導電動機は駆動周波数変調による速度制御
を必要とし、そのためのインバーター回路は非常に高価
となる不具合があった。

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、小型で且つ高
効率であり、更に速度制御が容易な密閉形電動圧縮機を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために本発明の密閉形電動圧縮機
は、圧縮機と前記圧縮機の駆動軸に直結された電動機を
持つ密閉形電動圧縮機であって、前記圧縮機としてスク
ロール形圧縮機を用いるとともに、前記電動機として、
回転子に永久磁石を具備し、前記回転子と固定子の相対
位置を検出するホール素子等のセンサーを固定子側に設
置した無刷子直流電動機を用いて構成した。

（作　用）無刷子直流電動機により起動トルクが大きくなり、且つ
圧縮機のトルク変動が小さくなるよう抑えられるので、
再起動をいかなる圧力条件においても可能とすることが
でき、効率が高まる。また、無刷子直流機によるため、
小型化を可能として速度制御か容易となり、更にスクロ
ール形圧縮機によるため高速化が可能となり、小をで再
起動容易性と高速性の双方の能力を両立させることが可
能となる。

（実施例）本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明にかかる密閉形電動圧縮機を示しており
、この圧縮機は、外径が１４０ｍｍて長さが２５０ｍｍ
の小形でありながら、電動機部カフ。

５ＫＷを達成している。

図中、ＬＡ、ＩＢは互いに密閉状態に接合された圧縮機
ケース、２Ａ、２Ｂは互いに接合されケースＩＡに固定
された前部軸受支持板、３はケースＩＢに固定された後
部軸受支持板であり、前部軸受支持板２Ａ又は２Ｂには
軸受４又は５を介し、後部軸受支持板３には軸受６を介
して電動機７の駆動軸８が支承されている。

駆動軸８には筒状の磁石背面継鉄９が固着され、この継
鉄９の周面にはＮＳ極に着磁された永久磁石１０が取付
けられている。そして、上記継鉄９と永久磁石１０によ
り回転子１１が構成されている。また、永久磁石１０の
周囲には積層鉄心からなる筒状の固定子１２が支持部材
１３を介して後部軸受支持板３に固定されている。上記
固定子１２には巻線コイル１４が挿入され、無刷子盲流
電動機７を構成している。尚、１５は巻線コイル１４を
励磁するリード線を示す。

また、上記駆動軸８の一端側には、駆動軸８から所定寸
法文だけ偏心した円板状の偏心部８Ａが一体的に固着さ
れ、この偏心部８Ａが可動側スクロール部材１６の連結
部１６Ａに軸受１７を介して挿入されており、偏心部８
Ａの旋回によって可動側スクロール部材１６が駆動され
る。可動側スクロール部材１６は、ケースＩＡに固定さ
れた固定側スクロール部材１８に噛み合っており、可動
側スクロール部材１６の背面側と前部軸受支持板２Ａと
の間には、可動側スクロール部材１６の自転をさせずに
公転のみを許容するボール２４が介装されている。そし
て、可動側スクロール部材１６は固定側スクロール部材
１８と駆動軸８の偏心量に従って摺動し、噛み合いによ
り形成される密閉小室の容積を次第に減少させて冷媒を
圧縮し、固定側スクロール部材１８の吐出口１９より吐
出される。尚、２０はリードバルブ、２１は冷媒吸入パ
イプ、２２は冷媒吐出パイプである。

更に、上記継鉄９の周面の永久磁石１０側方に対向する
ようホール素子２３が支持部材１３に取付けられ、これ
によって、回転子１１の磁石１０の位置検出が行なわれ
る。このホール素子２３は、潤滑油がガス中に混入して
いる密閉電動機内においても、汚れ等の影響を受けずに
安定した磁石位置検出を行なうことができる。そして、
このホール素子２３による回転時の磁石位置の検出に基
づいて、パルスレートモジュレーションによる電圧制御
を用いることにより、簡単にしかも低コストで高効率の
回転数制御ができる。

第３図は本発明の密閉形電動圧縮機の電動機部単体での
等効率線図により示した効率特性で、回転数や圧縮トル
クの変動に対しても安定して高い効率を示している。回
転数Ｏ〜７０００ｒｐｍ、電動機出力トルク０〜ＩＫｇ
ｍの使用領域中、電動機部の出力効率が８５％以上であ
る領域が６０％を越えている。

また、上記永久磁石１０は、樹脂結合型の希土類磁石に
より構成されており、安価且つ高性能な磁石である必要
上下記のような製造法によった。

Ｓｍ（Ｃ：ｏｂａｔｃｕｏ、ｏａ　　Ｆｅ０．２２　Ｚ
ｒｏ、ｏｚａ）ａ３ｓｓＳｍｏ、　５ｃｅｏ、　５（Ｃ
ＯｂａｔＣｕｏＩＦｅｏ２ｚｒｏ、　０２）７．　Ｓ、
Ｓｍ（ＣｏｂａｘＣｕｏ、　０６　Ｆｅｏ、　２５　ｚ
ｒ□、　０２）７．　ａ、等の希土類金属（Ｒ）と遷移
金属（ＴＭ）からなる組成物を溶解して合金塊となし、
次に磁気的硬化のための熱処理をした後粉末化する。そ
してこの粉末はボールミル法によって作り、その粒度と
しては平均５ＪＬｍ〜２８ｐｍとした。粒度分布は、５
ｐｍ〜１２０７ｐｍのものが良い。前記粉末９８重量％
に熱硬化性である２液性工ポキシ樹脂２重量％を結合材
として加えて混合した後、ラジアル磁場中で圧縮成形を
おこない円筒状に成形した。この成形後の磁石なキュア
処理後、磁石背面継鉄９に接着し回転子１１として使用
した。成形後の磁石の４″、性は、（ＢＨ）ｍａ　ｘ＝　１５　　　　　［ＭＧｏ　ｅコｂ
Ｈｃ　　　＝　　６．８　　　［ｋＯｅ］Ｂｒ　　　＝
　　８．３　　　［ｋＧ］となり、良好な磁気性能が得
られた。

永久磁石１０の製造法の別の実施例について説明する。

この実施例では、重量％で組成が、ＮｄｚＪｅｓａＣＯＪｔで粒径が１　ｇｍ　〜１２０　ＪＬｍの磁石粉末９８．
５重量％とエポキシ樹脂１．５重量％からなる磁石組成
物を混練した後造粒した。これを室温において金型内に
充填し、圧縮成形し、更に樹脂を加熱硬化して所定の形
状を得た。

得られた成形品の磁気性能は、（ＢＨ）ｍａｘ＝８．９　　　［ＭＧＯｅ］ｂＨｅ　　
　＝５．３　　　［ｋＯｅ］Ｂｒ　　　＝６．６　　　
［ｋＧ］となり良好な結果を得た。また、ネオジウム鉄ボロン系
で問題になる耐食性、耐熱性に関しても樹脂結合の結果
として必要上十分な値に改善された。

上述した各実施例において、電動機部が無刷子直流機に
より構成されているので、従来に比較して飛躍的に小型
化されるとともに起動時のトルクが大幅に改善され、再
起動時における高低圧の圧力バランスの悪影響が小さい
。しかも、スクロール形圧縮機の使用によって、圧縮ト
ルク変動等の振動発生要因が無いため、よりスムーズな
起動が可能となり、システム全体としても振動抑制要素
、すなわち従来必要であった防振材や厚肉のケース等が
不要になる。また、ホール素子による磁石位置検出によ
り制御が容易となる。

また、小型の上、高効率な電動圧縮機を得ることができ
た。第４図は従来のレシプロ形圧縮機と誘導電動機を使
用した密閉形電動圧縮機（特性Ｂ）と、本発明の密閉形
電動圧縮機（特性Ａ）との回転数と効率の関係を示し、
たもので、スクロール形圧縮機と無刷子直流電動機の相
乗作用の結果、本実施例では全ての使用領域にわたって
従来例より効率が良くなっていることがわかる。

尚、センサーとしては、ホール素子以外のＭＲ素子、光
素子あるいはコイル電流に高周波を重畳して磁極との相
対位置を検出することも可能である。

また、回転子に使用される永久磁石も、希土類樹脂結合
磁石以外の磁石であっても電動機として上述した特性を
満足するものであれば良い。

（発明の効果）本発明は、以上説明したように、スクロール型圧縮機と
、回転子に永久磁石を具備し且つ固定子の相対位置を極
比するセンサを固定子側に設置した無刷子直流電動機と
を結合することにより、制御が容易で、更に電動機効率
８５％以上の領域が使用領域の６０％以上におよぶ小型
軽量で高効率な密閉形電動圧縮機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる密閉形電動圧縮機の縦断面図、
第２図は圧縮機種類による回転角度と圧縮トルクの関係
図、第３図は本発明にかかる密閉形電動圧縮機の電動機
部のパルスレートモジュレーション駆動時の等効率線図
、第４図は本発明の密閉形電動圧縮機と従来の密閉形電
動圧縮機の回転速度と効率の関係図である。７・・・電動機　　　　　　８・・・駆動軸１０・・・
永久磁石　　　　１１・・・回転子１６・・・可動側ス
クロール部材１８・・・固定側スクロール部材２３・・・相対位置センサ（ホール素子）特許出願人ヂ
ーゼル機器株式会社特許出願人セイコーエプソン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧縮機とこの圧縮機の駆動軸に直結された電動機
を有する密閉形電動圧縮機において、前記圧縮機をスク
ロール形圧縮機とするとともに、前記電動機を、回転子
に永久磁石を具備し且つ前記回転子と固定子の相対位置
を検出するセンサを固定子側に設置した無刷子直流電動
機としたことを特徴とする密閉形電動圧縮機。
（２）前記センサーを、ホール素子としたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の密閉形電動圧縮機。
（３）前記電動機の回転子の永久磁石を、希土類磁石と
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の密閉
形電動圧縮機。
（４）前記電動機の回転子の永久磁石を、一体の円筒状
ラジアル磁石としたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の密閉形電動圧縮機。