(57)【特許請求の範囲】
【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直流ブラシレス電動機とを封入すると共に、ＨＦＣ系単一冷媒又はその混合冷媒と、エーテル系又はエステル系の潤滑油とを前記密閉容器に封入してなる冷媒圧縮機であって、前記直流ブラシレス電動機は、その固定子に三相の固定子巻線をＰＥＮフィルムやＰＰＳフィルムないしアラミド紙の複合品あるいはそれらとＰＥＴフィルムとの併用紙を用いて配置し、その回転子鉄心に４極の希土類磁石を内挿すると共に、前記三相の固定子巻線へインバータ回路を介して電力を供給することを特徴とする冷媒圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷媒圧縮機に関し、特に新冷媒（ＨＦＣ系単一冷媒又はその混合冷媒）に対応可能な冷媒圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機等の圧縮機の冷媒としては、従来から用いられているＣＦＣ系、ＨＣＦＣ系のフロンはオゾン層の破壊をもたらすために、それに変わる代替フロンの新冷媒の使用が求められており、ＨＦＣ系等種々の新冷媒が候補に上がっている。また、空気調和機等の圧縮機を駆動する直流ブラシレス電動機の駆動電源の電圧制御も従来のＰＷＭ（パルス幅変調）制御方式からより損失を減らせるＰＡＭ（パルス振幅変調）制御方式へと移行している。
【０００３】
冷媒圧縮機に新冷媒を用いた場合にも、電動機の漏れ電流を規定値（例えば１．０ｍＡ）以内に抑制する必要があるが、ＨＦＣ系冷媒とエーテル系又はエステル系の潤滑油を組み合わせた場合は従来よりも漏れ電流が増加する傾向にある。
【０００４】
また、新冷媒によっては電動機の固定子に用いる絶縁紙がアタックされて、絶縁性能が低下し、比誘電率の増大で絶縁紙の静電容量が増加して漏洩電流が増加し電力損失の増加の原因になるものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、ＨＦＣ系冷媒とエーテル系又はエステル系の潤滑油の組み合わせでなる新冷媒を用い、直流ブラシレス電動機の回転子の磁石材にＢＨ積の大きいものを用い、コアの積層高さの低減を図り、固定子巻線の体積、しいては銅線の使用量を低減させて銅線の銅損・鉄損及びインピーダンスの減少を図り、また比誘電率の小さい絶縁フィルムの使用により静電容量を小さくすることにより、漏洩電流を抑制する冷媒圧縮機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷媒圧縮機は、密閉容器内に圧縮要素と、この圧縮要素を駆動する直流ブラシレス電動機とを封入すると共に、ＨＦＣ系単一冷媒又はその混合冷媒と、エーテル系又はエステル系の潤滑油とを前記密閉容器に封入してなる冷媒圧縮機であって、前記直流ブラシレス電動機は、その固定子に三相の固定子巻線をＰＥＮフィルムやＰＰＳフィルムないしアラミド紙の複合品あるいはそれらとＰＥＴフィルムとの併用紙を用いて配置し、その回転子鉄心に４極の希土類磁石を内挿すると共に、前記三相の固定子巻線へインバータ回路を介して電力を供給するものである。
【０００７】
こうして、本発明の圧縮機用直流ブラシレス電動機は、新冷媒としてＲ４１０Ａ，Ｒ４０７Ｃ等のＨＦＣ系冷媒とエーテル系又はエステル系の潤滑油を使用しても、回転子の磁石として通常のフェライト磁石に比して単位重量当たりの価格は高価であるが、そのＢＨ積は格段に大きい、ネオジウム、ボロンなどの希土類磁石を用いることにより、コアの積層高さの低減が可能となり、固定子巻線の体積すなわち、銅線の使用量の低減による電動機の損失低減が可能に成るものである。
【０００８】
同時に絶縁紙等としてＰＥＮフィルムやＰＰＳフィルムないしアラミド紙の複合品あるいはそれらとＰＥＴフィルムとの併用紙を用い比誘電率を小さく静電容量分を低減させて、電動機のインピーダンス低減も可能になり更に電動機の損失低減が可能になるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に説明する。図１は、一般に用いられている圧縮機用直流ブラシレス電動機の駆動回路の原理的なブロック図である。図において、１は交流電源を整流して得られる直流電源、２は永久磁石回転子、３は固定子４に回転磁界を生じせしめるために固定子巻線へ電力を供給するインバータ回路、６は固定子巻線の端子電圧と中性点電圧との比較に基づいて回転子の回転位置を検出する回転子位置検出手段である。このインバータ回路３は６個のトランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ６が三相ブリッジ状に接続されている。
【００１０】
制御回路５はこのようなインバータ３を構成するトランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ６の通電を所定の組合で制御するための信号を出力する制御回路であり、回転子位置検出手段６で検出される永久磁石（２極）回転子の回転位置に応じ固定子巻線への通電の組合を予め定められた順序で切り換えて回転子の回転を持続させるものである。尚、回転子の回転数は直流電源１から出力される直流電力の電圧を変えて制御されるものである。
【００１１】
本発明の冷媒圧縮機の実施例を図２に示す。図２は冷媒圧縮機の縦断面図であり、２１は電動機の固定子コア、２２はこの固定しコア２１に挿入された三相の固定子巻線、２３は固定子巻線のコイルエンド、２４は回転子が固定される回転子軸、２５は圧縮機に固定されたカップ、２６は圧縮機（図示しない）のシリンダブロック、２７は圧縮機の収納ケースである。
【００１２】
また、図３には電動機の横断面図を示し、図２のものと同一物には同一符号を付しており、固定子巻線２２はＡ相、Ｂ相、Ｃ相の三相巻線でなり、各層の巻線はそれぞれイメージポール方式と呼ばれる中間磁極方式の巻回（分布巻）とし、巻回幅の長いＬコイルと巻回幅の短いＭコイルの２層巻にされている。
【００１３】
回転子２の鉄心内にはネオジウム等からなる４個の平板状の希土類磁石２８が配置されている。平板状の希土類磁石２８は、通常のフェライト磁石に比して強力な磁力であり、コーナの面取りと表面処理を行わない磁石材をそのまま使用して製造上の容易さと磁石材の管理を容易にしている。
【００１４】
このような構成の圧縮機用直流ブラシレス電動機において、従来の冷媒に代替する新冷媒として、本出願人は実験の結果、ＨＦＣ系冷媒とエーテル系又はエステル系の潤滑油を使用することが効果的であることを見出した。特に、Ｒ１３４ａに対してポリオールエステル油、Ｒ４１０Ａ又はＲ４０７Ｃに対してポリビニールエーテル油、Ｒ４０４Ａに対してはポリオールエステル油又はポリビニールエステル油のどちらか一方が好適である。他面、この新冷媒は圧縮電動機の漏れ電流が高くなりがちであることも判明した。
【００１５】
本発明では、新冷媒としてＲ４１０Ａ，Ｒ４０７Ｃ等のＨＦＣ系冷媒とエーテル系又はエステル系の潤滑油を使用するが、漏洩電流はモータの体積（固定子巻線の長さ）に左右されるので、電動機の回転子の磁石に、通常のフェライト磁石に比して単位重量当たりの価格は高価であるが、そのＢＨ積が格段に大きい、ネオジウム、ボロン等からなる希土類磁石を用い、回転子の積厚方向を低減させ、これに合わせて固定子の積厚も低減し、その結果、固定子巻線の体積（長さ）も小さくなって、その分固定子巻線からの漏洩電流も少なくすることができる。
【００１６】
すなわち、固定子巻線の体積を小さくすることによって新冷媒を用いることによって増加する漏洩電流分以上に漏洩電流を小さくすることができるものである。
【００１７】
また、本発明では上述したように電動機の固定子巻線を中間磁極（イメージポール）方式の巻回とした。次に、固定子巻線のイメージポール方式の巻回について図３、図４により簡単に説明する。図４には、２極で４極を形成するイメージポール（図ではＩＰと省略）方式と、３極で６極を形成するイメージポール方式と、４極で８極を形成するイメージポール方式の例をシンボリックに説明した図を示す。
【００１８】
例えば２極で４極を形成するイメージポール方式について説明する。図３における対向する位置に巻回されているＡ相の巻幅の長い固定子巻線２２Ｌと、巻幅の短い固定子巻線２２Ｍとを対向させて同極になるように励磁して磁束を発生させて、同極Ｎ同士がぶつかり合わせることにより、結果として、その直角方向に他の極Ｓを仮想的に発生させて、２極分の固定子巻線で４極を形成させるものである。
【００１９】
このことにより、電動機の漏洩電流は巻線の表面積に比例して増加する傾向にあるので、イメージポール方式では所望の極数の半分の固定子巻線となり銅線の使用量を低減できるので巻線の数と量を減らして漏洩電流の低減を図り、結果として漏洩電流を規定値に以内に抑制できる。
【００２０】
また、Ｒ４１０Ａ，Ｒ４０７Ｃ等のＨＦＣ系冷媒とエーテル系又はエステル系の潤滑油を使用する新冷媒によって電動機の巻線溝内の絶縁紙がアタックされて、絶縁が劣化して絶縁効果が低下すると共に、比誘電率が増大して静電容量の増加を招き漏洩電流（損失）が増加する原因でもあった。
【００２１】
そこでこの問題を解決するために、電動機の絶縁紙等としてＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルムやＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムないしアラミド紙の複合品あるいはそれらとＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムとの併用とし、巻線のスロット絶縁紙ないしウエッジ絶縁紙はＰＥＴフィルム以外のものを主として用いた。
【００２２】
即ち、巻線の溝絶縁紙に、例えば、比誘電率が２５℃、１ＫＨｚで３．１未満であるＰＥＮフィルムやＰＰＳフィルムないしアラミド紙の複合品あるいはそれらとＰＥＴフィルムとの併用とし、巻線のスロット絶縁紙ないしウエッジ絶縁紙はＰＥＴフィルム以外のものを主として用いることにより、比誘電率が小さい絶縁紙の使用で静電容量分を低減し、漏洩電流を抑制することができた。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、Ｒ４１０Ａ，Ｒ４０７Ｃ等のＨＦＣ系冷媒とエーテル系又はエステル系の潤滑油を組み合わせた新冷媒を用い、インバータ駆動される直流ブラシレス電動機を用いる冷媒圧縮機において、電動機の回転子の磁石材に希土類磁石を採用することによりコア積層高さを低減して電動機の体積、銅線の使用量を低減し、漏洩電流を規定値以内に抑制できる。
【００２４】
また、比誘電率の小さい絶縁紙の使用により静電容量を小さくすることにより、漏洩電流を規定値以内に抑制できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮機用直流ブラシレス電動機の駆動回路のブロック図である。
【図２】冷媒圧縮機の配置図である。
【図３】本発明の圧縮機用直流ブラシレス電動機の断面図である。
【図４】イメージポール方式のシンボリック説明図である。
【符号の説明】
１              直流電源
２              永久磁石回転子
３              インバータ回路
４              固定子
５              制御回路
６              回転子位置検出手段
２１              固定子コア
２２              固定子巻線
２３              コイルエンド
２４            回転子軸
２５            カップ
２６            シリンダブロック
２７            収納ケース
２８            平板状の希土類磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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