專利名稱：壓縮機及使用該壓縮機的制冷循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于空調(diào)機或冰箱等的制冷循環(huán)裝置的壓縮機及使用該壓 縮機的制冷循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
制冷循環(huán)裝置中所用的壓縮機是在密閉容器內(nèi)配置有壓縮機構(gòu)部和電動機，并利 用電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸而使壓縮機構(gòu)部運轉(zhuǎn)。一般來說，電動機是使用永久磁鐵型直流電動機，并且連接在用于提供運轉(zhuǎn)時所 需最佳電力的逆變器(inverter)裝置上。(參照專利文獻1)。在電動機額定輸出小于2kw的情況下，通過將設(shè)在電動機中伸出的電源連接線的 端部上的連接端子，連接到設(shè)在壓縮機的密閉容器內(nèi)面上部的密封端子，來電氣連接逆變 器裝置和電動機。該密封端子包括不使用接頭(tab)的棒狀端子，且可以在組裝時簡單地通過將棒 狀端子插入到設(shè)在連接端子的樹脂制端子容器中的插孔內(nèi)而進行安裝。[專利文獻1]日本專利特開2003-97435號公報然而，先前，在電動機額定輸出大于等于2kw的壓縮機中，因電動機的輸入電流大 于等于25A，而無法使用電動機容許電流小于等于25A且密封端子和連接端子組合而成的 連接構(gòu)造。

實用新型內(nèi)容本實用新型是基于所述情況研制而成，其目的在于提供一種壓縮機及使用該壓縮 機的制冷循環(huán)裝置，該壓縮機包括額定輸出為2 3kw的電動機，且在不損害壓縮機運轉(zhuǎn)時 的安全性和可靠性的情況下，使用連接端子來連接電動機的電源連接線和密封端子，制造 時易于進行組裝。本實用新型為了解決所述問題而提供一種壓縮機，其在密閉容器內(nèi)部收納壓縮機 構(gòu)部、和用于驅(qū)動所述壓縮機構(gòu)部的由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電動機，所述密閉容器具備用于 對所述電動機提供電力的密封端子，并且具備連接所述密封端子和所述電動機的電源連接 線的連接端子，所述壓縮機的特征在于所述密封端子在所述密閉容器內(nèi)部側(cè)包括直徑3. 2mm的棒狀端子，所述連接端子連接于所述棒狀端子，所述電動機為永久磁鐵型直流電動機，其額定輸出為2 3kw，并且利用輸入電源 電壓小于等于240V且組裝有矢量控制系統(tǒng)(vector controlsystem)的逆變器(inverter) 來進行驅(qū)動，所述定子的繞組交鏈磁通Φ wb和所述定子的繞組匝數(shù)N設(shè)為在α = Iwb時 成為φΧΝ/α >0.50。而且，本實用新型的制冷循環(huán)裝置包括所述壓縮機和逆變器裝置。[實用新型的效果]根據(jù)本實用新型，提供一種壓縮機及使用該壓縮機的制冷循環(huán)裝置，該壓縮機包括額定輸出為2 3kw的電動機，且可在不損害壓縮機運轉(zhuǎn)時的安全性和可靠性的前提下 使用連接端子來連接電動機的電源連接線和密封端子，制造時易于組裝。

圖1是本實用新型的壓縮機的縱向截面圖和制冷循環(huán)圖。圖2表示本實用新型的壓縮機電動機的集中繞組定子，(A)是集中繞組定子的透 視圖，(B)是集中繞組定子的齒部的放大圖，(C)是定子鐵芯的俯視圖。圖3表示連接于電動機的連接端子部及密封端子，(A)是密封端子的縱向截面圖， (B)是連接端子內(nèi)的端子的側(cè)面圖，(C)是表示連接端子的端子容器的俯視圖。圖4是表示逆變器裝置的圖。圖5表示電動機的轉(zhuǎn)子，(A)是轉(zhuǎn)子的俯視圖，(B)是單極永久磁鐵分割為三部分 而成的轉(zhuǎn)子的橫向截面圖，(C)是單極永久磁鐵分割為三部分而成的轉(zhuǎn)子的橫截面圖。圖6表示電流、磁通密度及磁鐵寬度的關(guān)系，(A)是表示Φ XN/α和電流的關(guān)系的 圖表，(B)是表示磁鐵寬度和Φ XN/α的關(guān)系的圖表，(C)是表示剩余磁通密度和Φ XN/ α的關(guān)系的圖表。[符號的說明][0022]1壓縮機2冷凝器[0023]3膨脹裝置4蒸發(fā)器[0024]5密閉容器6電動機[0025]7壓縮機構(gòu)部8旋轉(zhuǎn)軸[0026]9轉(zhuǎn)子10集中繞組定子[0027]11逆變器裝置15電源連接線[0028]16連接端子部17密封端子[0029]17a蓋狀部17b棒狀端子[0030]17c玻璃封口18端子容器[0031]18a插孔19端子[0032]20連接孔22定子鐵芯[0033]22a磁軛部22b齒部[0034]22c槽23絕緣端板[0035]23b絕緣齒部24絕緣片[0036]25繞組26永久磁鐵[0037]27轉(zhuǎn)子鐵芯27a磁鐵插入部[0038]30商用交流電源31變流器[0039]32逆變器主電路33矢量控制部[0040]34電流傳感器34a、34b電流傳感器[0041]41主軸承42副軸承[0042]43閥蓋44螺栓[0043]45氣缸46氣缸室[0044]47排放閥48排放管3/6頁49蓄能器51偏心軸部D 直徑
50蓋 52滾輪
L1、L2、L3磁通寬度
具體實施方式
圖1是使用壓縮機的制冷循環(huán)裝置的概念圖。如圖1所示，本實用新型的制冷循環(huán)裝置依序以配管連接著本實用新型的壓縮機 1、冷凝器2、膨脹裝置3、及蒸發(fā)器4。壓縮機1為單軸型(single rotary type)壓縮機，且具有密閉容器5。密閉容器 5內(nèi)的上部收納有電動機6，下部收納有壓縮機構(gòu)部7。電動機6和壓縮機構(gòu)部7經(jīng)由旋轉(zhuǎn) 軸8而連結(jié)。壓縮機1為立式，沿著垂直方向設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸8。壓縮機構(gòu)部7包括氣缸(cylinder) 45、主軸承41及副軸承42，設(shè)在主軸承41上 的閥蓋(cover) 43和設(shè)在副軸承42側(cè)的蓋(cover) 50—起由螺栓(bolt) 44固定。主軸承 41及副軸承42分別支撐旋轉(zhuǎn)軸8且可自如地旋轉(zhuǎn)。氣缸45內(nèi)設(shè)有氣缸室46，并且偏心配置有下述滾輪(roller) 52，且通過該滾輪52 的旋轉(zhuǎn)動作及未圖示的葉片(blade)的往復(fù)動作，將氣缸室46劃分為吸氣室側(cè)和壓縮室側(cè) 以進行壓縮動作。旋轉(zhuǎn)軸8在和氣缸室46相對應(yīng)的位置上設(shè)有偏心軸部51，且該偏心軸部 的外周上嵌合有滾輪52。以上述方式構(gòu)成的制冷循環(huán)裝置是以如下方式進行運轉(zhuǎn)。若對電動機6提供電力，那么，旋轉(zhuǎn)軸8受到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而驅(qū)動該壓縮機構(gòu)部7。 該壓縮機構(gòu)部7中，通過滾輪52在氣缸室46內(nèi)進行偏心旋轉(zhuǎn)，而使導(dǎo)入到氣缸室46的制 冷劑氣體慢慢受到壓縮。使旋轉(zhuǎn)軸8繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，進一步減少氣缸室46中的壓縮室體積，使 制冷劑氣體的壓力上升到規(guī)定壓力后，排放閥47將會開啟。高壓氣體(gas)經(jīng)由蓋閥43 而排放到密閉容器5內(nèi)并充滿于其中。接著，高壓氣體從排放管48中排出。從密閉容器5排出的高壓制冷劑氣體導(dǎo)入到冷凝器2中而冷凝液化，并在膨脹裝 置3中隔熱膨脹，在蒸發(fā)器4中從熱交換空氣中奪去蒸發(fā)潛熱而起到制冷作用。接著，蒸發(fā) 后的制冷劑經(jīng)由蓄能器(accumulator) 49而被吸入到氣缸室46中，并在所述路徑中進行循 環(huán)。電動機6是永久磁鐵型直流電動機，具有固定于旋轉(zhuǎn)軸8上的轉(zhuǎn)子9、以及受到密 閉容器5的內(nèi)壁面固定支撐的集中繞組定子10。圖2(A)表示集中繞組定子10的透視圖。如圖2(B)、圖2(C)所示，所述集中繞組定子10包括定子鐵芯22，該定子鐵芯22 從環(huán)狀磁軛部22a朝著中心部且設(shè)有多個如6個齒部22b。該定子鐵芯22的軸向兩端設(shè)有 一對絕緣端板23，該絕緣端板23包括覆蓋該定子鐵芯22的齒部22b的軸向端面的絕緣齒 部 23b。定子鐵芯22的多個齒部22b之間如圖2(C)所示，形成有槽(slot) 22c，該槽22c 內(nèi)如圖2(B)所示配置有絕緣片24。繞組25經(jīng)由絕緣端板23及絕緣片24而纏繞在定子鐵 芯22上。集中繞組定子10具備用于提供電力的電源連接線15，且電源連接線15連接于繞 組25的前端。進而，電源連接線15的另一端設(shè)有連接端子部16，而密閉容器5上部設(shè)有密封端子17。連接端子部16經(jīng)由密封端子17而連接于位于壓縮機1外部且作為三相交流電 源的逆變器裝置11，以供給對應(yīng)運轉(zhuǎn)狀況負荷的最佳電力。如圖3㈧所示，密封端子17包括固著在密閉容器5上的蓋狀部17a、在貫通該蓋 狀部17a的狀態(tài)下所設(shè)置的直徑d為3. 2mm的三根棒狀端子17b。各棒狀端子17b對應(yīng)著 三相交流的三根線，配置為三角形。各棒狀端子17b利用玻璃封口(glass seal) 17c而固定在蓋狀部17a上。連接端子部16形成一種在樹脂制端子容器18內(nèi)部具備端子19的結(jié)構(gòu)。端子容 器18具有和棒狀端子17b相對應(yīng)的三個插孔18a，連接于電源連接線15的端子19在對應(yīng) 著插孔18a可插入棒狀端子17b的狀態(tài)下配置于端子容器18內(nèi)部。也就是說，如果連接端子部16和密封端子17連接，那么，貫通插孔的三根棒狀端 子17b將同時插入到三個端子19中而形成電氣連接。所述連接端子部16和密封端子17的組合可通過使對電動機6的輸入電流小于等 于25A而安全使用。如果輸入電流超過25A，則會存在產(chǎn)生發(fā)熱等問題的危險。電動機的額定輸出為2 3kw，所連接的逆變器裝置11為電源電壓小于等于240V 且組裝有矢量控制系統(tǒng)。圖4表示逆變器裝置11的一個結(jié)構(gòu)例。逆變器裝置11包括變流器(converter) 31、逆變器主電路32、及矢量控制部33，輸 入是連接于商用交流電源30，而輸出則連接于電動機6。詳細而言，將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流 的變流器31的輸入端連接于商用交流電源30，變流器31的輸出端則連接于逆變器主電路 32的輸入端，逆變器主電路32的輸出端經(jīng)由通電電線而連接于電動機6。逆變器主電路32 上連接著控制各切換(switching)元件用的矢量控制部33。逆變器主電路32是在變流器31的直流輸出上三相并聯(lián)設(shè)置著一對切換元件的串 聯(lián)電路，將變流器31的直流輸出電壓轉(zhuǎn)換為三相交流后輸出到通電電線中。而且，矢量控制部33根據(jù)設(shè)在逆變器主電路32和電動機6之間二相設(shè)置著通電 電線的電流傳感器34a、34b的檢測電流，推算轉(zhuǎn)子9的旋轉(zhuǎn)位置。進而，矢量控制部33依次切換二相通電，使逆變器主電路32中一個相的其中一個 切換元件接通，斷開另一切換元件，同時接通另一個相的其中一個切換元件，由此，對電流 依次流入各相繞組中的二相通電驅(qū)動進行控制，所以，矢量控制部33利用基于由矢量控制 部33推算的旋轉(zhuǎn)位置的PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制)控制，產(chǎn)生對逆變器主 電路32的各切換元件的接通、斷開信號。利用組裝有矢量控制的逆變器裝置，進行精密的電流控制，即使下述Φ ΧΝ/α大 于等于0. 5，也可高速運轉(zhuǎn)而反電動勢不會變得過大。本實用新型的電動機中，集中繞組定子10的繞組交鏈磁通Φ wb和所述定子的繞 組的匝數(shù)N的關(guān)系設(shè)為在α = Iwb時成為Φ X N/α彡0. 50。一般來說，可知額定輸出小于2kw的電動機的最大轉(zhuǎn)矩(torque)必須為IlN · m， 如本實用新型所示，額定輸出為2 3kw的電動機的最大轉(zhuǎn)矩必須為16N · m。圖6 (A)中表示電動機6的輸入電流和Φ X N/α的關(guān)系。圖6 (A)中，實線表示最 大轉(zhuǎn)矩為16Ν · m且額定輸出為3kw的電動機的特性，虛線表示最大轉(zhuǎn)矩為IlN · m且額定 輸出小于2kw的電動機的特性。從圖6(A)中可知在電動機的轉(zhuǎn)矩為IlN · m的電動機中， 即使Φ XN/α小于0. 50，輸入電流也將小于等于25Α。相對于此，在轉(zhuǎn)矩為16Ν -m的電動機中，若Φ XN/α小于0.50，則輸入電流將超過25Α，如果Φ XN/α大于等于0.50，則輸入 電流將降低為小于等于25Α。先前的額定輸出為2 3kw的電動機中Φ XN/ α為0. 4左右，電動機的輸入電流 超過25Α，因此無法使用連接端子來連接電動機的電源連接線和密封端子。相對于此，本實 用新型的電動機中ΦΧΝ/α彡0.50，因此可使電動機6的輸入電流小于等于25Α，從而可 使用連接端子來連接電源連接線和密封端子。另外，作為使Φ XN/α小于等于0. 50的方法，有增大定子的繞組交鏈磁通的方 法、及增加集中繞組定子的繞組的匝數(shù)N的方法，且兩者均可采用。圖5 (A)中表示電動機的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子9中具有轉(zhuǎn)子鐵芯27和四極永久磁鐵26。轉(zhuǎn) 子鐵芯27具有使電磁鋼板制的圓形薄板沿多個旋轉(zhuǎn)軸8的軸向積層而成的圓柱形狀，且轉(zhuǎn) 子鐵芯27設(shè)置有嵌入安裝在集中繞組定子10的中央空間部中的間隙。永久磁鐵26插入 到轉(zhuǎn)子鐵芯27的周緣部的磁鐵插入部27a內(nèi)。此時，以對應(yīng)著因電流流入繞組25中而產(chǎn) 生的磁通的方式，將集中繞組定子10的圓周進行四等分，而永久磁鐵26以分別面向所述四 等分部分的方式而配置為近似正方形。圖6 (B)中表示Φ XN/α和磁鐵寬度的關(guān)系。由圖6 (B)可知，可通過使轉(zhuǎn)子9中 所含的永久磁鐵26的單極的磁鐵寬度L成為大于等于轉(zhuǎn)子直徑D的58%而增大磁通量，從 而使定子的繞組交鏈磁通Φ增大，成為Φ XN/α彡0. 50。而且，如圖5⑶、(C)所示分割永久磁鐵26時，如圖5⑶、(C)所示，單極的磁鐵寬 度L為轉(zhuǎn)子單極的各磁鐵寬度的總和。如圖5Β所示將轉(zhuǎn)子單極分割為三個時，如果將各永 久磁鐵的寬度設(shè)為L1、L2、L3，則單極的磁通寬度L為L1+L2+L3，如圖5C所示將轉(zhuǎn)子單極分 割為兩個時，如果將各永久磁鐵的寬度設(shè)為Ll、L2，則單極的磁通寬度L為L1+L2。根據(jù)和旋轉(zhuǎn)軸徑的關(guān)系，單極的磁鐵寬度L的上限為轉(zhuǎn)子直徑D的72%左右。作為較佳實施例，轉(zhuǎn)子中所含的永久磁鐵26的剩余磁通密度為1.27T，且使 單極的磁鐵寬度L為轉(zhuǎn)子直徑D的59%，使集中繞組定子10的繞組交鏈磁通Φ為 6. 07 X l(T3wb，使繞組的匝數(shù)N為85。此時，φΧΝ/α為0.516，如果利用組裝有矢量控制系統(tǒng)的逆變器裝置進行驅(qū)動， 則電動機轉(zhuǎn)矩滿足3kw下的必須轉(zhuǎn)矩16N · m,使得電動機的輸入電流小于等于25A。作為增大定子的繞組交鏈磁通Φ從而滿足Φ XN/ α ^ 0. 50的方法，除了使單極 的磁鐵寬度L為轉(zhuǎn)子直徑D的58 72%之外，也可以增大永久磁鐵26的剩余磁通密度。圖6(C)中表示剩余磁通密度和Φ XN/a的關(guān)系。如圖6(C)所示，通過使轉(zhuǎn)子中 所含的永久磁鐵26為剩余磁通密度大于等于1. 35T的永久磁鐵26，即使繞組匝數(shù)N為85 且磁鐵寬度L小于等于轉(zhuǎn)子D的58%，也可以增加定子的繞組交鏈磁通，從而使Φ XN/α 大于等于0. 50。此時，因為不必增加轉(zhuǎn)子積層厚度和繞組匝數(shù)N，所以不使壓縮機大型化也能獲得 所需的繞組交鏈磁通。而且，連接集中繞組定子10的繞組25和連接端子部16的電源連接線15不必利 用和繞組不同的構(gòu)件來形成，而可由繞組25自身來形成，并使繞組25直接連接于連接端子 部16的端子19，所以能夠提供零件數(shù)更少且價廉的壓縮機。進而，通過利用如下的逆變器裝置驅(qū)動電動機，并使對電動機的施加電壓為高電壓，而無需提高電流值便能獲得所需的輸出，其中所述逆變器裝置在變流器部分具有具備 PAM(Pulse Amplitude Modulation，脈幅調(diào)制)控制或部分切換方式等的升壓功能的矢量 控制裝置。另外，所述實施例使用了集中繞組定子，但使用分布繞組定子也可獲得相同的效
果ο通過使用這些實施形態(tài)，可在電動機的額定輸出為2 3kw的壓縮機中，在不損害 壓縮機運轉(zhuǎn)時的安全性和可靠性的前提下使用連接端子來連接電動機的電源連接線和密 封端子，從而使制造時易于組裝。而且，雖然壓縮比因所使用的制冷劑不同而不同，但壓縮機的轉(zhuǎn)矩存在上限，所以 必須根據(jù)制冷劑來改變壓縮機構(gòu)部的排除體積。具備額定輸出為2 3kw的電動機的壓縮 機的壓縮機構(gòu)部的制冷劑排除體積，在使用R410A制冷劑作為制冷劑時為22 35ml，在使 用R22或R407C制冷劑時為33 54ml，在使用R209制冷劑時為35 56ml。
權(quán)利要求一種壓縮機，在密閉容器內(nèi)部收納有壓縮機構(gòu)部、及用于驅(qū)動所述壓縮機構(gòu)部的由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電動機，所述密閉容器具備用于對所述電動機提供電力的密封端子，并且具備連接所述密封端子和所述電動機電源連接線的連接端子，該壓縮機的特征在于所述密封端子在所述密閉容器內(nèi)部側(cè)具有直徑為3.2mm的棒狀端子，所述連接端子和所述棒狀端子連接，并且所述電動機為永久磁鐵型直流電動機，其額定輸出為2～3kw，并且利用輸入電源電壓小于等于240V且組裝有矢量控制系統(tǒng)的逆變器來進行驅(qū)動，且，所述定子的繞組交鏈磁通φwb和所述定子的繞組匝數(shù)N設(shè)為在α＝1wb時成為φ×N/α≥0.50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于所述電動機轉(zhuǎn)子具備剩余磁通密度大于等于1. 35Τ的永久磁鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子包括四極永久磁鐵，且所述永久磁鐵的單極磁鐵寬度的總和大于等于所述轉(zhuǎn) 子的外徑的58%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于所述定子上纏繞有繞組，且由所述繞組形成電源連接線，所述連接端子連接于由所述 繞組形成的電源連接線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于所述壓縮機以R410A為制冷劑來進行壓縮，且所述壓縮機構(gòu)部的制冷劑排除體積為 22 35ml。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于所述壓縮機以R22及R407中的任一個為制冷劑來進行壓縮，且所述壓縮機構(gòu)部的制冷 劑排除體積為33 54ml。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于所述壓縮機以R290為制冷劑來進行壓縮，且所述壓縮機構(gòu)部的制冷劑排除體積為 35 56ml 0
8.一種制冷循環(huán)裝置，其特征在于包括權(quán)利要求1至7中任一項所述的壓縮機、冷凝器、及膨脹裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種壓縮機及使用該壓縮機的制冷循環(huán)裝置，該壓縮機在密閉容器內(nèi)部收納有壓縮機構(gòu)部及電動機，密閉容器具備密封端子和連接端子，其中密封端子在密閉容器內(nèi)部側(cè)具有直徑為3.2mm的棒狀端子；連接端子和棒狀端子連接，并且電動機為永久磁鐵型直流電動機，其額定輸出為2～3kw，并且利用輸入電源電壓小于等于240V且組裝有矢量控制系統(tǒng)的逆變器來進行驅(qū)動，且，定子的繞組交鏈磁通φwb和定子的繞組匝數(shù)N設(shè)為在α＝1wb時成為φ×N/α≥0.50。該壓縮機可在不損害壓縮機運轉(zhuǎn)時的安全性和可靠性的前提下使用連接端子來連接電動機的電源連接線和密封端子，制造時易于組裝。
文檔編號H02P21/00GK201621038SQ20102013191
公開日2010年11月3日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者曽根初昭, 柴田一夫 申請人:東芝開利株式會社