(57)【要約】【課題】センサ信号を密閉ケース外に導出する構成を要することなく、ひいてはコストの上昇を招くことなく、高圧縮比運転による冷媒の異常温度上昇を解消できる密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】冷媒温度が所定値以上のときに閉じるサーモスイッチ２０を密閉ケース１内に設け、そのサーモスイッチ２０を同密閉ケース１内の相巻線Ｌｕにおける渡り線１５と相巻線Ｌｖにおける渡り線１６の相互間に接続する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉ケース内に複数の相巻線を有する固定子および複数の永久磁石を有する回転子からなる永久磁石電動機を収納した密閉型圧縮機において、
冷媒温度が所定値以上のときに閉作動するサーモスイッチを前記各相巻線の渡り線の相互間に接続したことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記固定子の下部において前記渡り線を保持する絶縁部材に、前記サーモスイッチを取付けたことを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石電動機を収納した密閉型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉ケース内に、複数の相巻線を有する固定子および複数の永久磁石を有する回転子からなる永久磁石電動機を収納した密閉型圧縮機、およびこの密閉型圧縮機を有する冷凍サイクル装置を備えた空気調和機では、据え付け時に係員が室内機と室外機とを接続するパックドバルブを開け忘れた場合や、配管から冷媒が漏れた場合、膨張弁が閉じてしまった場合など、冷媒循環量が極端に減少するため、密閉型圧縮機が高圧縮比運転となる。
【０００３】
高圧縮比運転が生じると、密閉型圧縮機内の冷媒温度が異常上昇し、永久磁石電動機の永久磁石たとえば希土類磁石に減磁作用が働いてその磁力が低下し、永久磁石電動機の動作に悪影響を与える。
【０００４】
対策として、密閉ケースに温度センサを取付けて冷媒の異常温度上昇を捕えることが考えられるが、密閉ケースの外側では冷媒の異常温度上昇を適切に捕えることができない。
【０００５】
そこで、冷媒温度検知用のセンサを密閉型圧縮機の密閉ケース内に設けたものがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８３２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように冷媒温度検知用のセンサを密閉型圧縮機の密閉ケース内に設ける場合、センサの検知信号を伝えるための信号線を電源ライン接続用の端子板を介して密閉ケース外に導出する構成が必要となり、コストが上昇するという問題がある。
【０００８】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、センサ信号を密閉ケース外に導出する構成を要することなく、ひいてはコストの上昇を招くことなく、高圧縮比運転による冷媒の異常温度上昇を解消できる密閉型圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明の密閉型圧縮機は、密閉ケース内に複数の相巻線を有する固定子および複数の希土類磁石を有する回転子からなる永久磁石電動機を収納したものであって、冷媒温度が所定値以上のときに閉じるサーモスイッチを前記各相巻線の渡り線の相互間に接続する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の密閉型圧縮機によれば、センサ信号を密閉ケース外に導出する構成を要することなく、ひいてはコストの上昇を招くことなく、冷媒の異常温度上昇を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態の密閉型圧縮機の内部構成を示す図。
【図２】図１の要部を拡大して示す図。
【図３】一実施形態における永久磁石電動機の各相巻線とサーモスイッチの関係および駆動装置を示すブロック図。
【図４】一実施形態におけるモータに関する数学モデルを示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。  
空気調和機に搭載される密閉型圧縮機の内部の構成を図１に示す。１は金属製の密閉ケースで、この密閉ケース１の下部に２つの吸込口２，３が設けられている。密閉ケース１内には、吸込口２，３と対応する位置に圧縮機構部４が収納され、その圧縮機構部４の上方に永久磁石電動機１０が収納されている。
【００１３】
圧縮機構部４は、吸込口３，４から流入する冷媒を２つの圧縮室で圧縮して密閉ケース１内に吐出する。吐出されるガス冷媒は、永久磁石電動機１０の隙間を通って密閉ケース１内の上部空間に流れ、密閉ケース１の最上部の吐出口５から外に吐出される。密閉ケース１の最上部には、電源ライン接続用の端子板６も設けられている。
【００１４】
永久磁石電動機１０は、密閉ケース１の内周面に接するように設けられた筒状の固定子１１、この固定子１１の内側に回転可能に設けられた回転子１２を有する。この回転子１２の中心部に回転軸（シャフトともいう）１３が挿通され、その回転軸１３が圧縮機構部４に結合されている。
【００１５】
上記固定子１１は、内周面に複数たとえば６つの磁極歯を有し、これら磁極歯に固定子鉄心の上下端面に設けられた絶縁部材１４を介して３つの相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗを装着している。この装着に際しては、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが２つずつの巻線Ｌｕ１，Ｌｕ２，Ｌｖ１，Ｌｖ２，Ｌｗ１，Ｌｗ２に分かれて６つの磁極歯に分散配置される。
【００１６】
回転子１２は、回転軸１３を囲む複数個所たとえば４箇所に、永久磁石たとえば板状の希土類磁石１２ａを有する。これら希土類磁石１２ａが発する磁界と相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗが発する磁界との相互作用により、回転子１２が回転する。
【００１７】
また、固定子１１の下部に設けられた絶縁部材１４にサーモスイッチ２０が取付けられる。このサーモスイッチ２０およびその周辺の構成を図２に拡大して示す。
【００１８】
絶縁部材１４は、相巻線Ｌｕの巻線Ｌｕ１，Ｌｕ２間をつなぐ渡り線１５、相巻線Ｌｖの巻線Ｌｖ１，Ｌｖ２間をつなぐ渡り線１６、相巻線Ｌｗの巻線Ｌｗ１，Ｌｗ２間をつなぐ渡り線（図示しない）をそれぞれ絶縁状態で保持する鍔部を有する。この絶縁部材１４に、サーモスイッチ２０を載置して取付けるための受け皿状の取付け部１４ａが形成される。
【００１９】
サーモスイッチ２０は、一対の端子２０ａ，２０ｂを有し、周囲のガス冷媒つまり圧縮機構部４から吐出されるガス冷媒を浴びてそのガス冷媒の温度を感知し、感知した温度が所定値以上に異常上昇した場合に閉じて両端子２０ａ，２０ｂ間を短絡し、ガス冷媒の温度が所定値未満の場合は開いて両端子２０ａ，２０ｂ間を非導通状態とする。このサーモスイッチ２０の端子２０ａが上記渡り線１５に接続され、端子２０ｂが上記渡り線１６に接続される。
【００２０】
すなわち、図３に示すように、星形結線された相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗのうち、相巻線Ｌｕにおける巻線Ｌｕ１，Ｌｕ２の渡り線１５と、相巻線Ｌｖにおける巻線Ｌｖ１，Ｌｖ２の渡り線１６との相互間に、サーモスイッチ２０が接続される。
【００２１】
そして、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの非結線端に駆動装置が接続される。この駆動装置は、商用交流電源５０の交流電圧を直流電圧に変換する順変換部５１、この順変換部５１の出力端に接続されたスイッチング回路５２、このスイッチング回路５２のスイッチングを制御する制御部５３、センサレスベクトル制御部５６などで構成される。
【００２２】
スイッチング回路５２は、一対のスイッチング素子の直列回路を３相分設けたもので、Ｕ相用としてスイッチング素子Ｕ＋，Ｕ−の直列回路、Ｖ相用としてスイッチング素子Ｖ＋，Ｖ−の直列回路、Ｗ相用としてスイッチング素子Ｗ＋，Ｗ−の直列回路を有し、順変換部５１の出力電圧（直流電圧）を三相交流電圧に変換する。このスイッチング回路５２のスイッチング素子Ｕ＋，Ｕ−の相互接続点に相巻線Ｌｕの非結線端が接続され、スイッチング素子Ｖ＋，Ｖ−の相互接続点に相巻線Ｌｖの非結線端が接続され、スイッチング素子Ｗ＋，Ｗ−の相互接続点に相巻線Ｌｗの非結線端が接続されるとともに、各スイッチング素子のベースに制御部５３が接続される。
【００２３】
センサレスベクトル制御部５６は、スイッチング回路５２と永久磁石電動機１０との間の通電ラインに設けられた電流センサ５４，５５の検知電流に基づくベクトル制御により、回転子１２の回転位置を推定する。
【００２４】
上記制御部５３は、スイッチング回路５２における１つの相の一方のスイッチング素子をオンして他方のスイッチング素子をオフし、同時に別の１つの相の一方のスイッチング素子をオフして他方のスイッチング素子をオンする２相通電を順次に切換えることにより、相巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの２つの相巻線に順次に電流が流れる２相通電駆動を制御するもので、センサレスベクトル制御部５６で推定される回転位置に応じたＰＭＷ制御により、スイッチング回路５２の各スイッチング素子に対するオン，オフ信号を生成する。
【００２５】
つぎに、作用について説明する。  
据え付け時に係員がパックドバルブを開け忘れた場合、あるいは冷凍サイクルの配管から冷媒が漏れた場合、あるいは膨張弁が閉じてしまった場合、冷媒循環量が極端に減少し、密閉型圧縮機が高圧縮比運転となる。
【００２６】
この高圧縮比運転では、密閉ケース１内の圧縮機構部４から吐出されるガス冷媒が異常温度上昇し、サーモスイッチ２０が閉じる。サーモスイッチ２０が閉じると、相巻線Ｌｕにおける巻線Ｌｕ１，Ｌｕ２の渡り線１５と、相巻線Ｌにおける巻線Ｌｖ１，Ｌｖ２の渡り線１６とが短絡される。
【００２７】
渡り線１５，１６が短絡すると、相巻線Ｌｕが非通電相のときに相巻線Ｌｕに流れる電流（電流センサ５４で検知される電流）、および相巻線Ｌｖが非通電相のときに相巻線Ｌｖに流れる電流（電流センサ５５で検知される電流）が、センサレスベクトル制御部５６内のモータに関する数学モデルの電流に対して大きく異なる事態が生じる。
【００２８】
モータに関する数学モデルとして、交流解析でよく知られるｄ−ｑ軸電圧方程式が採用されている。図４は１８０度通電型ＰＭモータの２極機モデルで、実際のセンサレスベクトル制御では正確な回転子磁極位置θ、すなわちｄ−ｑ軸位置は道であるため、センサレスベクトル制御部５６でｄ−ｑ軸の推定値をγ−δ軸とし、γ−δ軸を制御モデルとして位置θＭとの位置推定誤差Δθ（＝θ−θＭ）が存在する場合、γ−δ軸上の電圧方程式は次式で表わせる。
【数１】
2011069298.tif 000003
【００２９】
【数２】
2011069298.tif 000004
【００３０】
上記の数１式から明らかなように、位置推定誤差Δθの情報は右辺の第１項のインピーダンス行列と第２項の逆起電力項に現れる。これら第１項および第２項の位置誤差による変化量であるが、低速時を除く定常状態の場合、第２項に対して第１項は通常、無視できる大きさになる。
【００３１】
したがって、この場合の位置推定では第２項の逆起電力の位置推定誤差Δθを検出するため、Δθ＝０を当て嵌めた式を数学モデルとし、それに基づいて電流応答を演算する。数学モデルの電流と検出される実電流との電流誤差のγ軸成分およびδ軸成分は、それぞれ逆起電力の位相誤差（位置推定誤差）、振幅誤差（速度推定誤差）に対応し、これに基づいて位置・速度を推定している。
【００３２】
サーモスイッチ２０が閉じて渡り線１５，１６間が短絡した場合、上式のＬｄ、Ｌｑが小さくなり（約１／２）、電流センサ５４，５５の検知電流（実電流）がセンサレスベクトル制御部５６内の数学モデルの電流に対して大きく異なる事態が生じる。
【００３３】
この検知電流と数学モデルの電流との差が一定値以上に大きくなったとき、センサレスベクトル制御部５６の回転位置推定を無効にして制御部５３によるＰＭＷ制御のオン，オフ信号の生成を止めることにより、スイッチング回路５２の動作が停止し、永久磁石電動機１０に駆動電力が供給されなくなる。
【００３４】
こうして、永久磁石電動機１０の動作が停止することで、密閉型圧縮機の高圧縮比運転およびそれに伴うガス冷媒の異常温度上昇が解消される。これにより、回転子１２の希土類磁石１２ａに減磁作用が働く不具合を回避することができ、以後の永久磁石電動機１０の動作に悪影響を与えない。
【００３５】
とくに、サーモスイッチ２０を密閉ケース１内に設けるとともに、そのサーモスイッチ２０を同密閉ケース１内の渡り線１５，１６の相互間に接続するだけの簡単な構成であり、従来のようにセンサ信号を密閉ケース外に導出する構成が不要となり、よってコストの上昇を生じることなく、冷媒の異常温度上昇を確実に解消できる。
【００３６】
しかも、渡り線１５，１６を保持するための絶縁部材１４にサーモスイッチ２０を設けているので、渡り線１５，１６に対するサーモスイッチ２０の接続作業が容易である。さらに、絶縁部材１４は圧縮機構部４と永久磁石電動機１０との間の空間に存するので、サーモスイッチ２０は圧縮機構部４から吐出されるガス冷媒を直接浴びてその温度を的確に検知することができる。仮に、サーモスイッチ２０の配設位置が密閉ケース１内の上部空間に存する場合には、ガス冷媒の異常温度上昇を的確に捕えることが困難なので、固定子１１の下部の絶縁部材１４にサーモスイッチ２０を設けることは、冷媒の異常温度上昇に対する保護を行う上で、かつその信頼性を確保する行う上で、重要な要素となる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、この発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００３８】
１…密閉ケース、４…圧縮機構部、１０…永久磁石電動機、１１…固定子、１２…回転子、１２ａ…希土類磁石（永久磁石）、１３…回転軸、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ…相巻線、１５，１６…渡り線、２０…サーモスイッチ、５０…商用交流電源、５１…順変換部、５２…スイッチング回路、５３…制御部、５４，５５…電流センサ、５６…センサベクトル制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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