專(zhuān)利名稱(chēng)：壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓縮機(jī)，具體涉及一種將無(wú)刷直流電機(jī)用作驅(qū)動(dòng)源的壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
以往，為了防止地球溫暖化，自從防止溫暖化國(guó)際會(huì)議(京都會(huì)議COP3)以來(lái)，削減溫室效果氣體及限制國(guó)內(nèi)HFC(氧、氟、碳)的步伐正在加快，對(duì)空調(diào)設(shè)備來(lái)說(shuō)則希望開(kāi)發(fā)低GWP(所謂GWP是指CO2＝1時(shí)的地球溫暖化系數(shù))、高效率、高制暖能力的產(chǎn)品。即必須是裝有低GWP制冷劑的高效率、高制暖能力的壓縮機(jī)的空調(diào)產(chǎn)品。下面再作進(jìn)一步說(shuō)明。
在傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備中，作為制冷劑使用的是R22(GWP系數(shù)1500)、R410A(GWP系數(shù)1730)、R407C(GWP系數(shù)1530)等。但是，這些制冷劑的GWP系數(shù)均超過(guò)了1000，對(duì)開(kāi)展防止溫暖化的工作十分不利。
又，作為GWP系數(shù)小的制冷劑，雖然氨(GWP系數(shù)0)、丙烷(GWP系數(shù)3)等已經(jīng)實(shí)用化，但氨有毒性，丙烷的耐燃性很強(qiáng)，故只能在限定的場(chǎng)合使用，不適用于普通空調(diào)設(shè)備的制冷劑。
由此，作為一種低GWP、無(wú)毒性GWP且耐燃性不強(qiáng)的制冷劑，R32(系數(shù)GWP系數(shù)650)受到了人們的重視。
然而，與將R22、R410A、R407C用作制冷劑的場(chǎng)合相比較，在將R32用作制冷劑時(shí)，壓縮機(jī)吐出溫度增高(具體是指在壓縮機(jī)效率相等時(shí)、壓縮機(jī)吐出溫度要比R22高19℃)，進(jìn)而降低壓縮機(jī)效率。
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題，其目的在于提供一種低GWP、使用安全性高的制冷劑、并可實(shí)現(xiàn)高效率化以及抑止壓縮機(jī)吐出溫度上升的壓縮機(jī)。
發(fā)明概述本發(fā)明技術(shù)方案1的壓縮機(jī)，其特征在于，制冷劑采用R32單體、或者R32超過(guò)50％且吐出溫度比R22高的R32濃混合制冷劑，驅(qū)動(dòng)源采用無(wú)刷直流電機(jī)。
技術(shù)方案2的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)包含具有鐵素體磁鐵的轉(zhuǎn)子。
技術(shù)方案3的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)包含具有稀土族磁鐵的轉(zhuǎn)子。
技術(shù)方案的4的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵具有比制冷劑使用R22、R410A、或者R407C時(shí)的永磁鐵的厚度大的厚度。
技術(shù)方案5的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵具有將制冷劑使用R22、R410A或者R407C時(shí)的永磁鐵的厚度作為基準(zhǔn)，考慮了R32單體、或者R32超過(guò)50％且吐出溫度比R22高的R32濃混合制冷劑與R22的吐出溫度比率后所定的厚度。
技術(shù)方案6的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵具有比制冷劑使用R22、R410A或者R407C時(shí)的永磁鐵厚度的1.03倍以上的厚度。
技術(shù)方案7的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵為在將制冷劑使用R22、R410A或者R407C場(chǎng)合的永磁鐵的J保磁力設(shè)定為1時(shí)，考慮了R32單體、或者R32超過(guò)50％且吐出溫度比R22高的R32濃混合制冷劑與R22的吐出溫度比率后所定的J保磁力大于1。
技術(shù)方案8的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵為將J保磁力設(shè)定在23MOe以上。
技術(shù)方案9的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位比電機(jī)感應(yīng)電壓相位超前來(lái)驅(qū)動(dòng)所述無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置。
技術(shù)方案10的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器，并將最大轉(zhuǎn)速的電機(jī)端子電壓設(shè)定為大于變換器輸出電壓。
技術(shù)方案11的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)具有將永磁鐵埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子。
技術(shù)方案12的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)具有將稀土族永磁鐵埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子，并且，在將轉(zhuǎn)子的直徑定為D(m)、轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度定為L(zhǎng)(m)、稀土族永磁鐵的厚度定為W(m)時(shí)，將稀土族永磁鐵的厚度設(shè)定為滿足Wm/(D1/3×L)＞0.11。
技術(shù)方案13的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位比電機(jī)感應(yīng)電壓相位超前來(lái)驅(qū)動(dòng)所述無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置。
技術(shù)方案14的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)具有將永磁鐵埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子，同時(shí)合用磁鐵扭矩和磁阻扭矩。
技術(shù)方案15的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)具有將永磁鐵埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器，將最大轉(zhuǎn)速的電機(jī)端子電壓設(shè)定為大于變換器輸出電壓。
技術(shù)方案16的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置根椐無(wú)刷直流電機(jī)的感應(yīng)電壓對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)，變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。
技術(shù)方案17的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置根椐無(wú)刷直流電機(jī)的中性點(diǎn)信號(hào)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)，所述變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。
技術(shù)方案18的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置使用定子外加電壓、電機(jī)電流和無(wú)刷直流電機(jī)的機(jī)器常數(shù)并通過(guò)所定的運(yùn)算來(lái)檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置，所述變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。
技術(shù)方案19的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器、以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置從電壓型變換器發(fā)生的高調(diào)制電流求出的電感以及從轉(zhuǎn)子的突極性來(lái)進(jìn)行無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置的檢測(cè)，所述變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。
根椐技術(shù)方案1的壓縮機(jī)，由于制冷劑采用R32單體或者R32超過(guò)50％且吐出溫度比R22高的R32濃混合制冷劑，驅(qū)動(dòng)源采用無(wú)刷直流電機(jī)，因此，雖然會(huì)因使用了所述制冷劑而降低壓縮機(jī)效率，使壓縮機(jī)吐出溫度上升(壓縮機(jī)內(nèi)部的溫度上升)，但由于無(wú)刷直流電機(jī)高效率，故可彌補(bǔ)壓縮機(jī)效率的不足部分，實(shí)現(xiàn)高效率的壓縮機(jī)，并且，通過(guò)采用無(wú)刷直流電機(jī)，可減少驅(qū)動(dòng)源處的損耗，抑止壓縮機(jī)吐出溫度的上升。
根椐技術(shù)方案2的壓縮機(jī)，由于所述無(wú)刷直流電機(jī)采用的結(jié)構(gòu)是包含具有鐵素體磁鐵的轉(zhuǎn)子，因此，在第1技術(shù)方案的作用的基礎(chǔ)上，鐵素體磁鐵的保磁力隨著溫度上升而增大，故可防止在低于居里點(diǎn)的高溫條件下的永久退磁，盡管壓縮機(jī)內(nèi)部的溫度上升仍可保持壓縮機(jī)的性能。
根椐技術(shù)方案3的壓縮機(jī)，由于所述無(wú)刷直流電機(jī)包含具有稀土族磁鐵的轉(zhuǎn)子，因此，在第1技術(shù)方案的作用的基礎(chǔ)上，還因稀土族磁鐵的磁力很強(qiáng)，故可加大電機(jī)的磁場(chǎng)，進(jìn)而減小電機(jī)電流，可進(jìn)一步提高壓縮機(jī)效率，進(jìn)一步減少驅(qū)動(dòng)源吐出溫度的上升。
根椐技術(shù)方案4的壓縮機(jī)，由于所述稀土族磁鐵的厚度比制冷劑使用R22、R410A、或者R407C場(chǎng)合的永磁鐵的厚度大，因此，在第3技術(shù)方案的作用的基礎(chǔ)上，還具有強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)，進(jìn)而可加大對(duì)付高溫退磁的能力。
根椐技術(shù)方案5的壓縮機(jī)，由于所述稀土族磁鐵具有將制冷劑使用R22、R410A、或者R407C場(chǎng)合的永磁鐵的厚度作為基準(zhǔn)、考慮了R32單體、或者R32超過(guò)50％且吐出溫度比R22高的R32濃混合制冷劑與R22的吐出溫度比率后所定的厚度，因此，在第1技術(shù)方案的作用的基礎(chǔ)上，還具有強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)，進(jìn)而可加大對(duì)付高溫退磁的能力。
根椐技術(shù)方案6的壓縮機(jī)，由于所述稀土族磁鐵具有制冷劑使用R22、R410A、或者R407C場(chǎng)合的永磁鐵厚度的1.03倍以上的厚度，因此，在第3技術(shù)方案的作用的基礎(chǔ)上，還具有強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)，進(jìn)而可加大對(duì)付高溫退磁的能力。
根椐技術(shù)方案7的壓縮機(jī)，由于所述稀土族磁鐵為將制冷劑使用R22、R410A或者R407C場(chǎng)合的永磁鐵的J保磁力作為1時(shí)，考慮了R32單體或者R32超過(guò)50％且吐出溫度比R22高的R32濃混合制冷劑與R22的吐出溫度比率后所定的J保磁力大于1，因此，在第3技術(shù)方案的作用的基礎(chǔ)上，還具有強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)，進(jìn)而可加大對(duì)付高溫退磁的能力。
根椐技術(shù)方案8的壓縮機(jī)，由于所述稀土族磁鐵為將J保磁力設(shè)定在23MOe以上，因此，在第3技術(shù)方案的作用的基礎(chǔ)上，還具有強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)，進(jìn)而可加大對(duì)付高溫退磁的能力。
根椐技術(shù)方案9的壓縮機(jī)，由于還包含通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位比電機(jī)感應(yīng)電壓相位超前來(lái)驅(qū)動(dòng)所述無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，因此，在技術(shù)方案2至技術(shù)方案8中任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，還可將電機(jī)電壓控制在變換器電壓以下，進(jìn)而可擴(kuò)大電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
根椐技術(shù)方案10的壓縮機(jī)，由于還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器，并將最大轉(zhuǎn)速的電機(jī)端子電壓設(shè)定在變換器輸出電壓以上，因此，在技術(shù)方案2至技術(shù)方案8中任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，還可將電機(jī)電壓控制在變換器電壓以下，進(jìn)而可擴(kuò)大電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
根椐技術(shù)方案11的壓縮機(jī)，由于所述無(wú)刷直流電機(jī)具有將永磁鐵埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子，因此，在技術(shù)方案2至技術(shù)方案8中任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，不需要防止磁鐵飛散的非磁性體的保護(hù)管，可減小轉(zhuǎn)子與定子間的空氣隙，提高磁鐵動(dòng)作點(diǎn)的磁導(dǎo)，還可使來(lái)自定子的退磁場(chǎng)分散，具有強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)，進(jìn)而也可加大對(duì)付高溫下的退磁的能力。
根椐技術(shù)方案12的壓縮機(jī)，由于所述無(wú)刷直流電機(jī)具有將稀土族永磁鐵埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子，并且，在以轉(zhuǎn)子的直徑為D(m)、轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度為L(zhǎng)(m)、稀土族永磁鐵的厚度為Wm(m)時(shí)，將稀土族永磁鐵的厚度設(shè)定為滿足Wm/(D1/3×L)＞0.11，因此，在技術(shù)方案3至技術(shù)方案8中任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，還可防止發(fā)生磁鐵退磁。
根椐技術(shù)方案13的壓縮機(jī)，由于還包含通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位比電機(jī)感應(yīng)電壓相位超前來(lái)驅(qū)動(dòng)所述無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，因此，在技術(shù)方案11的作用的基礎(chǔ)上，還可合用由電磁鐵產(chǎn)生的扭矩和磁阻扭矩，可實(shí)現(xiàn)因加大扭矩/電流比而形成的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。還可利用弱磁通效果來(lái)擴(kuò)大運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。
根椐技術(shù)方案14的壓縮機(jī)，由于所述無(wú)刷直流電機(jī)采用的結(jié)構(gòu)是具有將永磁鐵埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子，并合用磁鐵扭矩和磁阻扭矩，因此，在第2技術(shù)方案至第8技術(shù)方案任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，還可減小高溫下的損耗，可實(shí)現(xiàn)因加大扭矩/電流比而形成的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。
根椐技術(shù)方案15的壓縮機(jī)，由于所述無(wú)刷直流電機(jī)具有將永磁鐵埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器，將最大轉(zhuǎn)速的電機(jī)端子電壓設(shè)定在變換器輸出電壓以上，因此，在技術(shù)方案2至技術(shù)方案8中任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，在電機(jī)端子電壓成為變換器輸出電壓的轉(zhuǎn)速狀態(tài)時(shí)，使電流相位比電機(jī)感應(yīng)電壓超前并進(jìn)行減弱磁鐵磁通的運(yùn)轉(zhuǎn)，可在保持電壓一定的狀態(tài)下增大轉(zhuǎn)速，并可通過(guò)減小電機(jī)電流提高磁鐵使用界限溫度。
根椐技術(shù)方案16的壓縮機(jī)，由于還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器以及根椐無(wú)刷直流電機(jī)的感應(yīng)電壓來(lái)檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置的無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，因此，在技術(shù)方案1至技術(shù)方案15中任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，還可實(shí)現(xiàn)低成本且高可靠性的轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)，即使在高溫高壓下也能穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)。
根椐技術(shù)方案17的壓縮機(jī)，由于還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器以及根椐無(wú)刷直流電機(jī)的中性點(diǎn)信號(hào)來(lái)檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置的無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，因此，在技術(shù)方案1至技術(shù)方案15中任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，還可在不采用電機(jī)感應(yīng)電壓的狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)，不會(huì)受到向電機(jī)外加變換器輸出電壓的通電期間的影響，進(jìn)而擴(kuò)大可控制的輸出電壓相位范圍。
根椐技術(shù)方案18的壓縮機(jī)，由于還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置使用定子外加電壓、電機(jī)電流和無(wú)刷直流電機(jī)的機(jī)器常數(shù)并通過(guò)所定的運(yùn)算來(lái)檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置，所述變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，因此，在技術(shù)方案1至技術(shù)方案15中任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，還可在不采用電機(jī)感應(yīng)電壓的狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)，不會(huì)受到向電機(jī)外加變換器輸出電壓的通電期間的影響，進(jìn)而擴(kuò)大可控制的輸出電壓相位范圍。
根椐技術(shù)方案19的壓縮機(jī)，由于還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的變換器以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置從電壓型變換器發(fā)生的高調(diào)制電流中求出的電感以及從轉(zhuǎn)子的突極性來(lái)進(jìn)行無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置的檢測(cè)，所述變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，因此，在技術(shù)方案1至技術(shù)方案15中任一項(xiàng)作用的基礎(chǔ)上，還可在不采用電機(jī)感應(yīng)電壓的狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)，不會(huì)受到向電機(jī)外加變換器輸出電壓的通電期間的影響，進(jìn)而擴(kuò)大可控制的輸出電壓相位范圍。
附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1為表示本發(fā)明的壓縮機(jī)一實(shí)施形態(tài)的縱剖視圖。
圖2為表示圖1的壓縮機(jī)的電機(jī)部結(jié)構(gòu)的橫剖視圖。
圖3為表示圖1的壓縮機(jī)中的制冷劑流動(dòng)及其溫度分布要因的圖。
圖4為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與無(wú)刷直流電機(jī)的、表示對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速的電機(jī)效率和電機(jī)損耗的圖。
圖5為表示鐵素體磁鐵特性的圖。
圖6為表示稀土族磁鐵特性的圖。
圖7為表示鐵素體磁鐵與稀土族磁鐵的高溫磁力降低率的圖。
圖8為表示使用鐵素體磁鐵的無(wú)刷直流電機(jī)與使用稀土族磁鐵的無(wú)刷直流電機(jī)的對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速的電機(jī)效率和電機(jī)損耗的圖。
圖9為表示稀土族磁鐵的高溫減磁特性的圖。
圖10為表示對(duì)應(yīng)于磁鐵厚度比率的壓縮機(jī)吐出溫度比率的圖。
圖11為表示對(duì)應(yīng)于磁鐵保磁力比率的壓縮機(jī)吐出溫度比率的圖。
圖12為表示對(duì)應(yīng)于磁鐵保磁力的壓縮機(jī)吐出溫度比率的圖。
圖13為表示在不進(jìn)行相位超前控制場(chǎng)合、不進(jìn)行相位超前控制且變更磁鐵磁通場(chǎng)合、以及進(jìn)行相位超前控制場(chǎng)合的無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的圖。
圖14為表示在進(jìn)行相位超前控制場(chǎng)合時(shí)的與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電機(jī)端子電壓的圖。
圖15為表示在進(jìn)行相位超前控制場(chǎng)合時(shí)的與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的圖。
圖16為表示埋入磁鐵構(gòu)造電機(jī)的橫剖視圖。
圖17為說(shuō)明對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的退磁場(chǎng)的圖。
圖18為表示對(duì)應(yīng)于電機(jī)輸出的磁鐵厚度系數(shù)的圖。
圖19為表示對(duì)應(yīng)于電流相位的電機(jī)扭矩的圖。
圖20為表示對(duì)應(yīng)于電機(jī)溫度的損耗增加率的圖。
圖21為表示表面磁鐵構(gòu)造電機(jī)與埋入磁鐵構(gòu)造電機(jī)的、與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電機(jī)端子電壓的圖。
圖22為表示表面磁鐵構(gòu)造電機(jī)與埋入磁鐵構(gòu)造電機(jī)的、與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電機(jī)扭矩的圖。
圖23為表示表面磁鐵構(gòu)造電機(jī)與埋入磁鐵構(gòu)造電機(jī)的、與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的圖。
圖24為表示無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路一例的方框圖。
圖25為表示使用電機(jī)中性點(diǎn)信號(hào)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置的無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路一例的電氣回路圖。
圖26為表示使用定子外加電壓、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流、無(wú)刷直流電機(jī)的機(jī)器常數(shù)進(jìn)行所定運(yùn)算來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置用的速度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一例的方框圖。
圖27為表示無(wú)刷直流電機(jī)的解析模式的圖。
圖28為表示從電壓型變換器發(fā)生的高調(diào)制電流求出的電感以及從轉(zhuǎn)子的突極性進(jìn)行運(yùn)算來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一例的方框圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳形態(tài)下面參照附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的壓縮機(jī)的實(shí)施形態(tài)。
圖1為表示本發(fā)明的壓縮機(jī)一實(shí)施形態(tài)的縱剖視圖，圖2為表示該壓縮機(jī)的電機(jī)部結(jié)構(gòu)的橫剖視圖。
該壓縮機(jī)是在圓筒狀的主殼體1a的底部設(shè)有一體性的底殼體1b，同時(shí)在上部一體地設(shè)有頂殼體1c，構(gòu)成密閉殼體1。并且，在該密閉殼體1的內(nèi)部相互同心狀地設(shè)置無(wú)刷直流電機(jī)2和壓縮機(jī)本體3。又，在主殼體1a的所定位置設(shè)有吸入口構(gòu)件1d而在頂殼體1c的所定位置設(shè)有吐出口構(gòu)件1e。作為由壓縮機(jī)本體3進(jìn)行吸入、壓縮、吐出的制冷劑采用R32單體或者R32濃混合制冷劑(R32超過(guò)50％、吐出溫度比R22高的制冷劑)。具體來(lái)講，作為R32濃混合制冷劑，可列舉出R32/125(R32為70％以上)、R32/134a(R32為50％以上)、R32/丙烷(R32為80％以上)等吐出溫度相對(duì)于R22高出10℃左右的品種。
上述無(wú)刷直流電機(jī)2包括具有定子線圈2b并被固定在主殼體1a上的定子2a、以及回轉(zhuǎn)自如地設(shè)在定子2a內(nèi)部的轉(zhuǎn)子2c，上述轉(zhuǎn)子2c在轉(zhuǎn)子鐵心2d的表面具有永磁鐵2e，并具有防止永磁鐵2e飛散的磁鐵飛散防止管2f。這種無(wú)刷直流電機(jī)被稱(chēng)為表面磁鐵構(gòu)造電機(jī)。
上述壓縮機(jī)本體3具有用作壓縮機(jī)功能并形成有內(nèi)部空間3b的缸體3a、沿軸向?qū)⒏左w3a夾持的前夾板3c、后夾板3d、設(shè)在內(nèi)部空間3b內(nèi)的回轉(zhuǎn)式活塞3e、與回轉(zhuǎn)式活塞3e嵌合并與轉(zhuǎn)子2c連結(jié)的曲軸3f。并且，采用點(diǎn)焊等將缸體3a與主殼體1a連結(jié)。另外，3g是將缸體3a、前夾板3c和后夾板3d一體化的連結(jié)螺栓。
所述吸入口構(gòu)件1d穿通主殼體1a而形成與活塞3e正對(duì)面的狀態(tài)，同時(shí)與穿通活塞3e側(cè)壁的穿通孔3h連通。
采用上述結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)，因使用了上述制冷劑會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)效率降低，但由于無(wú)刷直流電機(jī)提高效率的部分彌補(bǔ)了壓縮機(jī)效率降低的那一部分，故可實(shí)現(xiàn)高效率的壓縮機(jī)。又，雖然因使用了所述制冷劑會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)效率吐出溫度上升，但由于使用了高效率的無(wú)刷直流電機(jī)，故可減小由電機(jī)造成的損耗，可減少壓縮機(jī)吐出溫度的上升。
另外，壓縮機(jī)不限定于壓縮室為回轉(zhuǎn)型的結(jié)構(gòu)。
以下進(jìn)一步說(shuō)明。
圖3為表示圖1的壓縮機(jī)中的制冷劑流動(dòng)(參照?qǐng)D3中的虛線箭頭)及溫度分布要因(參照?qǐng)D3中的實(shí)線箭頭)的圖。
如圖3所示，通過(guò)壓縮機(jī)本體3壓縮的高壓制冷劑如圖3中的虛線箭頭所示，在加上由電機(jī)部損耗造成的發(fā)熱的情況下流向吐出口構(gòu)件1e。在此途中，因多少會(huì)受到來(lái)自殼體的散熱ΔTc1、ΔTc2的影響而降低制冷劑的溫度。即，若將來(lái)自壓縮機(jī)本體的吐出溫度設(shè)定為T(mén)p，將因電機(jī)損耗造成的溫度上升設(shè)定為ΔTm，則轉(zhuǎn)子附近的制冷劑溫度為T(mén)p-ΔTc1+ΔTm，吐出口構(gòu)件的制冷劑溫度為T(mén)p-ΔTc1+ΔTm-ΔTc2。由此，為了抑止壓縮機(jī)吐出溫度的上升，必須減小ΔTm。
在此，如圖4中(A)所示，無(wú)刷直流電機(jī)比感應(yīng)電機(jī)效率高，如圖4中(B)所示，可大幅度改善電機(jī)部的損耗。因此，通過(guò)采用無(wú)刷直流電機(jī)，可大幅度減小ΔTm，使壓縮機(jī)內(nèi)部的溫度不會(huì)高于所定的限度。結(jié)果是通過(guò)采用無(wú)刷直流電機(jī)可降低壓縮機(jī)內(nèi)部溫度，提高可靠性。
又，作為上述實(shí)施形態(tài)的壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)源即安裝在無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的永磁鐵最好采用鐵素體磁鐵。
如圖5所示，該鐵素體磁鐵由于溫度越高則保磁力越強(qiáng)，因此，不會(huì)發(fā)生高溫下的永久退磁(是指居里點(diǎn)以下)。
由此，即使壓縮機(jī)內(nèi)部溫度上升，也可保持壓縮機(jī)的性能。
再則，作為上述實(shí)施形態(tài)的壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)源即安裝在無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的永磁鐵采用稀土族磁鐵也很好。在此，作為稀土族磁鐵，可列舉出Nd-B-Fe以及Sm-Co系的磁鐵，這些磁鐵既可是燒結(jié)磁鐵，也可是粘接磁鐵。
通過(guò)將圖5與圖6作一比較可以看出，該稀土族磁鐵具有比鐵素體磁鐵高數(shù)倍的磁力，故在采用無(wú)刷直流電機(jī)時(shí)，可使電機(jī)的磁場(chǎng)大于鐵素體磁鐵。在此，由于電機(jī)產(chǎn)生的扭矩是由(電機(jī)電流)×(由磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng))所決定的，故一旦磁場(chǎng)增大，則可降低電機(jī)電流。
又，如圖7所示，因稀土族磁鐵在高溫時(shí)的磁力降低要比鐵素體磁鐵少，故即使在高溫時(shí)也可減少電機(jī)電流的下降。
由此，可減小電機(jī)損耗即銅損耗，可實(shí)現(xiàn)更加高效率、低損耗的無(wú)刷直流電機(jī)(參照?qǐng)D8中(A))，結(jié)果是可實(shí)現(xiàn)更加高效率的壓縮機(jī)，并且，如圖8中(B)所示，因可減小損耗，故可進(jìn)一步降低壓縮機(jī)吐出溫度。
又，由稀土族磁鐵組成的永磁鐵的厚度應(yīng)大于制冷劑使用R22、R410A或R407C場(chǎng)合的永磁鐵的厚度，最好是1.03倍以上。
又，在制冷劑使用R22、R410A、或者R407C場(chǎng)合的永磁鐵的厚度設(shè)定為1時(shí)，由稀土族磁鐵組成的永磁鐵的厚度也最好是大于從R32單體、或者R32超過(guò)50％且吐出溫度高于R22的R32濃混合制冷劑與R22的吐出溫度比率求得的磁鐵厚度。
以下再作進(jìn)一步說(shuō)明。
當(dāng)壓縮機(jī)內(nèi)部溫度繼續(xù)上升超過(guò)上述場(chǎng)合時(shí)，如圖9所示，會(huì)發(fā)生稀土族磁鐵特有的高溫退磁。在此，稀土族磁鐵的高溫退磁是由磁鐵的材質(zhì)、磁鐵單體的磁導(dǎo)系數(shù)(Pc)與電機(jī)線圈電流引起的退磁場(chǎng)所決定的。因此，在選定了磁鐵的材質(zhì)、表面積和電機(jī)電流的電機(jī)、即選定了電機(jī)輸出的電機(jī)中，為了改善高溫退磁特性，通過(guò)增大磁鐵的厚度使磁鐵單體的磁導(dǎo)系數(shù)增大而以強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)，進(jìn)而也可加大對(duì)付高溫退磁的能力(參照?qǐng)D10)。
并且，作為由稀土族磁鐵組成的永磁鐵，在將制冷劑使用R22、R410A、或者R407C場(chǎng)合的永磁鐵的J保磁力設(shè)定為1時(shí)，最好是采用從R32單體、或者R32超過(guò)50％且吐出溫度高于R22的R32濃混合制冷劑與R22的吐出溫度比率中求出的磁鐵的J保磁力設(shè)定為大于1的品種。又，將J保磁力(Hcj)設(shè)定為23kOe(183kA/m)以上也很好。在本說(shuō)明書(shū)中，所謂J保磁力是一種J-H退磁曲線且磁性分極與零相對(duì)應(yīng)的力，符號(hào)為Hcj，單位以安培/米(A/m)來(lái)表示(參照J(rèn)IS手冊(cè))。
在此場(chǎng)合，通過(guò)增大磁鐵的J保磁力，就可與增大磁鐵厚度的情況一樣，以強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)，進(jìn)而也可加大對(duì)付高溫退磁的能力(參照?qǐng)D11、圖12)。
在這些場(chǎng)合中，最好是采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位可比電機(jī)感應(yīng)電壓的相位超前的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。又，也可采用最大轉(zhuǎn)速的電機(jī)端子電壓大于變換器輸出電壓的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
以下再作進(jìn)一步說(shuō)明。
在無(wú)刷直流電機(jī)中，電機(jī)端子電壓的大小與轉(zhuǎn)速成正比。并且，當(dāng)處于電機(jī)端子電壓大于變換器輸出電壓的轉(zhuǎn)速狀態(tài)時(shí)則不能運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖13中的a所示以及圖14中的a所示，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位不比電機(jī)感應(yīng)電壓的相位超前(無(wú)相位超前的)電機(jī)中，因不符合運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，故需要某種對(duì)策。為了符合運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，以往是必須變更磁鐵的磁通(此時(shí)需要減小磁通)，減少電機(jī)線圈來(lái)降低電機(jī)端子電壓(參照?qǐng)D13中的b和圖14中的b)。并且，一旦采取這樣的措施，特別是在減小磁鐵磁通時(shí)，則會(huì)大幅度增加電機(jī)電流(參照?qǐng)D15中的b)。
若采用了電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位可比電機(jī)感應(yīng)電壓的相位超前的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則可將電機(jī)端子電壓控制在變換器輸出電壓以下(參照?qǐng)D14中的c)，進(jìn)而可擴(kuò)大無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，在不增加電機(jī)電流的情況下符合壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍(參照?qǐng)D13中的c和圖15中的c)。
又，作為組裝在圖1所示的壓縮機(jī)中的無(wú)刷直流電機(jī)，最好是采用具有將永磁鐵埋入內(nèi)部構(gòu)成的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
圖16為表示無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)的橫剖視圖。
該無(wú)刷直流電機(jī)中的轉(zhuǎn)子2c在轉(zhuǎn)子鐵心2d的內(nèi)部所定位置，具有永磁鐵2e，同時(shí)從永磁鐵2d的端部向轉(zhuǎn)子鐵心的外表面延伸，形成了阻止永磁鐵2e的磁通短路的磁通短路防止空間2g。另外，省略了磁鐵飛散防止管2f。又，將這種結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流電機(jī)稱(chēng)之為埋入磁鐵構(gòu)造電機(jī)。
在采用這種結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流電機(jī)時(shí)，由于完全不存在永磁鐵的飛散問(wèn)題，因此，不需要磁鐵飛散防止管，可縮小定子2a與轉(zhuǎn)子2c間的磁性的空氣隙，可提高磁鐵動(dòng)作點(diǎn)的磁導(dǎo)。又，通過(guò)將永磁鐵2e配置在轉(zhuǎn)子鐵心2d的內(nèi)部，可使來(lái)自定子2a的退磁場(chǎng)分散，以強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)。
進(jìn)而，也可加大對(duì)付高溫下的退磁能力。
以下再作進(jìn)一步說(shuō)明。
在將永磁鐵2e配置在轉(zhuǎn)子鐵心2d的表面時(shí)，如圖17中(A)所示，來(lái)自定子側(cè)的退磁場(chǎng)可直接使永磁鐵2e退磁，而在將永磁鐵2e配置在轉(zhuǎn)子鐵心2d的內(nèi)部所定位置時(shí)，如圖17中(B)所示，退磁場(chǎng)的磁通因通過(guò)轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)的永磁鐵2e以外的部分，故可減小直接作用于永磁鐵2e的退磁場(chǎng)的磁通。又由于永磁鐵2e的磁通也通過(guò)轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)的永磁鐵以外的部分，因此，可繼續(xù)從永磁鐵2e產(chǎn)生磁通。在如圖16所示結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流電機(jī)中，最好是將永磁鐵的厚度Wm(m)設(shè)定為滿足Wm/(D1/3×L)＞0.11的條件。其中，D(m)是轉(zhuǎn)子的直徑，L(m)是轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度。
一旦壓縮機(jī)的內(nèi)部溫度上升，則如前所述，會(huì)發(fā)生稀土族磁鐵特有的高溫退磁。并且，稀土族磁鐵的高溫退磁是由磁鐵的材質(zhì)、磁鐵單體的磁導(dǎo)系數(shù)和電機(jī)線圈電流形成的退磁場(chǎng)決定的。由此，在選定了磁鐵的材質(zhì)、表面積和磁導(dǎo)系數(shù)的電機(jī)即選定了電機(jī)輸出的無(wú)刷直流電機(jī)中，為了改善高溫退磁特性，通過(guò)增大永磁鐵的厚度，使磁鐵單體的磁導(dǎo)系數(shù)增大而以強(qiáng)力來(lái)對(duì)付退磁場(chǎng)，進(jìn)而也可加大對(duì)付高溫退磁的能力。其中，磁鐵的尺寸可根椐下列公式而定。
假設(shè)輸出為N(kW)、轉(zhuǎn)速為n(rpm)、輸出系數(shù)為K，則輸出方程式可用N＝K×Dx×Ly×n來(lái)表示。其中，2.0＜x＜3.0，1.0＜y＜1.5。
由此，通過(guò)輸出可大致決定電機(jī)規(guī)格。并且，考慮到這一因素以及使用的制冷劑，若用Wm/(D1/3×L)表示磁鐵厚度系數(shù)，則對(duì)應(yīng)于電機(jī)輸出的磁鐵厚度系數(shù)的變化如圖18所示。由此，通過(guò)將設(shè)定磁鐵的厚度設(shè)定為滿足Wm/(D1/3×L)＞0.11的條件，就可實(shí)現(xiàn)不會(huì)發(fā)生磁鐵退磁的壓縮機(jī)。
又，圖16所示結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流電機(jī)最好是可進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位比電機(jī)感應(yīng)電壓超前的驅(qū)動(dòng)。又，也可采用合用磁鐵扭矩和磁阻扭矩的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
在此場(chǎng)合，如圖19所示，可合用磁鐵扭矩和磁阻扭矩，可進(jìn)行增大扭矩/電流比的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。又，在電機(jī)感應(yīng)電壓上升而超過(guò)變換器輸出電壓的轉(zhuǎn)速時(shí)，可利用弱磁通的效果來(lái)擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍。
又，磁鐵磁通的溫度特性具有對(duì)應(yīng)于溫度的負(fù)的特性。它意味著溫度越高則從磁鐵產(chǎn)生的磁通量就越少。因此，采用R32單體或者R32超過(guò)50％且吐出溫度高于R22的R32濃混合制冷劑的壓縮機(jī)因內(nèi)部溫度成為高溫，故可明顯地減少?gòu)拇盆F產(chǎn)生的磁通量。
雖然磁鐵扭矩是由磁鐵的磁通和流動(dòng)在線圈中的電機(jī)電流所產(chǎn)生的，但當(dāng)壓縮機(jī)內(nèi)處于高溫時(shí)，其作用是可減小磁鐵磁通，增大電機(jī)電流。又，構(gòu)成線圈的銅絲傳導(dǎo)的電阻也增大，結(jié)果是銅損耗加大。
由于磁阻扭矩是由電磁鐵的原理產(chǎn)生的，因此，相對(duì)于溫度上升，只能影響使用于線圈的銅絲電阻增大。即，使用磁阻扭矩越大，就越能緩和因溫度上升造成的銅損耗的增加。
由此，通過(guò)在高溫時(shí)合用磁鐵扭矩和磁阻扭矩，可進(jìn)行比只使用磁鐵扭矩的無(wú)刷直流電機(jī)效率高的運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖20表示對(duì)應(yīng)于電機(jī)溫度的損耗增加率。如圖所示，與鐵素體磁鐵相比較，使用稀土族磁鐵可減少高溫下的損耗，進(jìn)而可降低磁鐵的使用溫度。又，由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位比電機(jī)感應(yīng)電壓超前，因此可通過(guò)合用磁阻扭矩進(jìn)一步減少高溫下的損耗，進(jìn)一步降低磁鐵的使用溫度。
并且，在圖16所示結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流電機(jī)中，最好是以最大轉(zhuǎn)速的電機(jī)端子電壓大于變換器輸出電壓的方式來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
采用將最大轉(zhuǎn)速的電機(jī)端子電壓大于變換器輸出電壓的磁鐵埋入轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部的無(wú)刷直流電機(jī)時(shí)，則在電機(jī)端子電壓與變換器輸出電壓相等的轉(zhuǎn)速時(shí)，進(jìn)行的是電機(jī)感應(yīng)電壓比變換器輸出電壓超前的弱磁鐵磁通的運(yùn)轉(zhuǎn)，可在電壓穩(wěn)定的狀態(tài)下擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍(參照?qǐng)D21)。
圖22是將由磁鐵發(fā)生的磁通量相同時(shí)的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍與壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍進(jìn)行比較的圖。在壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，低速側(cè)必須是低扭矩區(qū)域，而高速側(cè)則必須是規(guī)定輸出區(qū)域的范圍。若以空調(diào)用壓縮機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明，則由于在壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)不存在壓縮機(jī)構(gòu)的差壓(負(fù)載)，因此，無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)，差壓逐漸增大。其后當(dāng)差壓增大至一定的程度時(shí)，為了保持最大能力，轉(zhuǎn)速則逐漸減小。
采用滿足這一運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的表面磁鐵構(gòu)造電機(jī)時(shí)，因只能得到很小的規(guī)定輸出區(qū)域，故需要有對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)必要運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的充分的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍區(qū)域。結(jié)果是若觀察電機(jī)電流，當(dāng)由相同磁鐵產(chǎn)生磁通的電機(jī)中采用了埋入磁鐵構(gòu)造時(shí)，則可減小電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流(參照?qǐng)D23)。
由此，可減小電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，這也就意味著相對(duì)于磁鐵減少了退磁場(chǎng)，進(jìn)而可提高磁鐵使用界限溫度，在采用R32單體或者R32超過(guò)50％且吐出溫度高于R22的R32濃混合制冷劑的壓縮機(jī)時(shí)，即使是屬于表面磁鐵構(gòu)造方面不能使用的電機(jī)，也可通過(guò)采用埋入磁鐵構(gòu)造而使用。
為了控制裝在上述各實(shí)施形態(tài)的壓縮機(jī)中的無(wú)刷直流電機(jī)，最好是通過(guò)無(wú)位置傳感器的控制來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)。
圖24為表示無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路一例的方框圖。
該無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路的結(jié)構(gòu)是將U相、V相、W相的電機(jī)端子電壓分別向?yàn)V波器11供給，除去雜音成分和高調(diào)制成分，將輸出信號(hào)分別從任意的2個(gè)濾波器11向比較儀12供給并輸出位置信號(hào)。
在控制無(wú)刷直流電機(jī)時(shí)，必須檢測(cè)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置來(lái)控制變換器輸出電壓，但如上所述，由于壓縮機(jī)的內(nèi)部處于高溫·高壓狀態(tài)，因此，要想將檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置的傳感器內(nèi)裝在壓縮機(jī)中是很困難的。
但是，例如采用圖24所示的無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路，則即使在高溫·高壓條件下也能穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)。結(jié)果是不必要使用可耐高溫·高壓的傳感器，可低成本且高可靠性地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)。
也可不直接檢測(cè)電機(jī)感應(yīng)電壓，而是改為由變換器部的返流用二極管的通電狀態(tài)間接地檢測(cè)電機(jī)感應(yīng)電壓。
又，也可使用電機(jī)中性點(diǎn)信號(hào)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置。
圖25為表示使用電機(jī)中性點(diǎn)信號(hào)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置的無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路一例的電氣回路圖。
在該無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路中，變換器21的輸出端子在與Y形接線的定子線圈22連接的同時(shí)與Y形接線的電阻23連接。并通過(guò)將Y形接線的定子線圈22的中性點(diǎn)電壓與Y形接線的電阻23的中性點(diǎn)電壓向差動(dòng)放大器24供給得到兩電壓的差壓后放大，并將該差壓向積分器25供給而得到積分信號(hào)，再將該積分信號(hào)向零交叉比較儀26供給，通過(guò)檢測(cè)零交叉來(lái)獲得轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)。并將該回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)向微電腦27供給，執(zhí)行用于控制變換器21的處理，再通過(guò)基座驅(qū)動(dòng)回路28將開(kāi)關(guān)信號(hào)向變換器21供給，以使變換器21的各開(kāi)關(guān)元件執(zhí)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。另外，有關(guān)微電腦27方面的處理為公知技術(shù)，例如特開(kāi)平7-337079號(hào)公報(bào)等，故具體說(shuō)明省略。
采用圖25所示結(jié)構(gòu)的無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路時(shí)，在向無(wú)刷直流電機(jī)外加變換器輸出電壓的通電期間不會(huì)產(chǎn)生影響，原理上來(lái)講，可在電氣角180°區(qū)間的整個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行回轉(zhuǎn)位置的檢測(cè)，進(jìn)而可在180°區(qū)間的整個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行相位控制。
在采用圖24所示結(jié)構(gòu)的無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路時(shí)，由于是使用電機(jī)感應(yīng)電壓進(jìn)行回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)的，只能在非通電期間進(jìn)行回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)，因此，通常是進(jìn)行120°區(qū)間的通電，剩下的60°區(qū)間進(jìn)行回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)，原理上來(lái)講，只能在60°區(qū)間變更相位。
因此，最好是采用圖25所示結(jié)構(gòu)的無(wú)傳感器的位置信號(hào)回路。又，在此場(chǎng)合，因通電期間無(wú)限制，故可進(jìn)行150°通電和正弦波通電，可有利于無(wú)刷直流電機(jī)的高效率化和低振動(dòng)化，并且，由于可自由地進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位的超前控制，可進(jìn)一步降低電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流。
并且，還可使用定子外加電壓、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流、無(wú)刷直流電機(jī)的機(jī)器常數(shù)來(lái)進(jìn)行所定的運(yùn)算，以算出轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置。
以下作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖26為表示執(zhí)行上述處理用的速度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一例的方框圖。
該速度控制系統(tǒng)包括以速度指令與γ-δ軸速度的差分為輸入進(jìn)行所定的處理(如PI運(yùn)算)并輸出扭矩電流指令的速度控制部31；以扭矩電流指令和γ軸電流設(shè)定為0這一指示作為輸入并按照電機(jī)的反向模型算出外加電壓而使實(shí)際電流與這些電流指令一致的電流控制部32；外加算出電壓的實(shí)體電機(jī)33；以算出電壓為輸入并按照電機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)算而算出模似電流的電機(jī)模型34；以實(shí)電流與模似電流的差分為輸入進(jìn)行將這一差分設(shè)定為0的補(bǔ)正處理并在補(bǔ)正電機(jī)模型的同時(shí)輸出γ-δ軸位置的位置·速度推定部35；以及以γ-δ軸的位置為輸入輸出γ-δ軸速度的低頻濾波器36。
另外，所述電機(jī)模型34根椐的是圖27所示的無(wú)刷直流電機(jī)的解析模式。
采用該速度控制系統(tǒng)，通過(guò)根據(jù)推定位置與推定速度啟動(dòng)電力進(jìn)行運(yùn)算的推定電流和實(shí)際流動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，可使轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置與速度保持同步(參照“根椐電流推定誤差的無(wú)傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)控制”、竹下他、T.IEEJapan，Vol.115-D，No.4，’95)。
又，在采用具有突極性的無(wú)刷直流電機(jī)時(shí)，因線圈電感是根椐轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置而變化的，難以作出回轉(zhuǎn)位置推定，但通過(guò)將電機(jī)模型(電機(jī)的數(shù)字式模式)向突極型電機(jī)擴(kuò)張，就可進(jìn)行回轉(zhuǎn)位置推定(參照“根椐速度啟動(dòng)電力推定的無(wú)傳感器的突極形無(wú)刷直流電機(jī)控制”、竹下他、T.IEE Japan，Vol.117-D，No.1，’97)。
在此場(chǎng)合，因通電期間也是不受限制的，故可進(jìn)行150°通電和正弦波通電等，可有利于無(wú)刷直流電機(jī)的高效率化和低振動(dòng)化，并且，由于可自由地進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位的超前控制，因此，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的效果。
并且，還可從電壓型變換器發(fā)生的高調(diào)制電流中求出的電感以及從轉(zhuǎn)子的突極性進(jìn)行運(yùn)算，以算出轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置。
以下再作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖28為表示執(zhí)行上述處理用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一例的方框圖。
該系統(tǒng)包括以速度指令與推定速度的差分為輸入進(jìn)行所定的處理(如PI運(yùn)算)并輸出電壓指令的PI控制器41；以電壓指令和d軸電壓設(shè)定為0這一指示為輸入進(jìn)行回轉(zhuǎn)座標(biāo)的變換并算出用定子座標(biāo)表示的電壓的回轉(zhuǎn)座標(biāo)變換部42；以算出的電壓為輸入進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)處理并輸出向PWM變換器44供給的門(mén)信號(hào)的PWM控制部43；在從PWM變換器44向無(wú)刷直流電機(jī)45供給的3相的輸出電流中以2相的輸出電流為輸入并抽取電流矢量的變化量的變化量抽取部46；以被抽取的電流矢量的變化量為輸入進(jìn)行所定的處理并在推定轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置的同時(shí)由推定回轉(zhuǎn)位置的差分推定轉(zhuǎn)速的位置·速度推定部47；以及以推定回轉(zhuǎn)位置為輸入向p軸電壓輸出應(yīng)反饋的電壓的反饋電壓算出部48。
采用該系統(tǒng)，通過(guò)算出變換器平均輸出電壓矢量與各變換器輸出電壓矢量之差，并通過(guò)在抽取包含在電機(jī)端子電壓中的高調(diào)制成分的同時(shí)，由調(diào)制期間內(nèi)不使用的電壓矢量引起的電流矢量的變化量算出相對(duì)于調(diào)制期間的所定期間中的調(diào)制周期的最初與最后的電流矢量之差，由此來(lái)抽取電機(jī)電流矢量的高調(diào)制成分，可由相對(duì)于高調(diào)制成分的電壓電流方程式求出未知數(shù)的電感矩陣，可得到與回轉(zhuǎn)位置對(duì)應(yīng)的電感，進(jìn)而可推定轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)位置(參照“采用根椐突極性的位置推定法的無(wú)位置傳感器的IPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”、小笠原他、T.IEEJapan，Vol.118-D，No.5，’98)。
在此場(chǎng)合，因通電期間也是不受限制的，故可進(jìn)行150°通電和正弦波通電等，可有利于無(wú)刷直流電機(jī)的高效率化和低振動(dòng)化，并且，由于可自由地進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位的超前控制，可進(jìn)一步降低電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機(jī)，其特征在于，制冷劑采用R32單體、或者R32超過(guò)50％且吐出溫度比R22高的R32濃混合制冷劑，驅(qū)動(dòng)源采用無(wú)刷直流電機(jī)(2)。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)(2)包含具有鐵素體磁鐵(2e)的轉(zhuǎn)子(2c)。
3.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)(2)包含具有稀土族磁鐵(2e)的轉(zhuǎn)子(2c)。
4.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵(2e)的厚度比制冷劑使用R22、R410A、或者R407C時(shí)的永磁鐵的厚度大。
5.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵(2e)具有將制冷劑使用R22、R410A或者R407C時(shí)的永磁鐵的厚度作為基準(zhǔn)，考慮了R32單體、或者R32超過(guò)50％且吐出溫度比R22高的R32濃混合制冷劑與R22的吐出溫度比率后所定的厚度。
6.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵(2e)具有比制冷劑使用R22、R410A或者R407C時(shí)的永磁鐵厚度的1.03倍以上的厚度。
7.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵(2e)為在將制冷劑使用R22、R410A或者R407C場(chǎng)合的永磁鐵的J保磁力設(shè)定為1時(shí)，考慮了R32單體、或者R32超過(guò)50％且吐出溫度比R22高的R32濃混合制冷劑與R22的吐出溫度比率后所定的J保磁力大于1。
8.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述稀土族磁鐵(2e)為將J保磁力設(shè)定在23MOe以上。
9.如權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位比電機(jī)感應(yīng)電壓相位超前來(lái)驅(qū)動(dòng)所述無(wú)刷直流電機(jī)(2)的無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置。
10.如權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)(2)的變換器，并將最大轉(zhuǎn)速的電機(jī)端子電壓設(shè)定為大于變換器輸出電壓。
11.如權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)(2)具有將永磁鐵(2e)埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子(2c)。
12.如權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)(2)具有將稀土族永磁鐵(2e)埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子(2c)，并且，在將轉(zhuǎn)子(2c)的直徑定為D(m)、轉(zhuǎn)子(2e)的長(zhǎng)度定為L(zhǎng)(m)、稀土族永磁鐵(2e)的厚度定為W(m)時(shí)，將稀土族永磁鐵(2e)的厚度設(shè)定為滿足Wm/(D1/3×L)＞0.11。
13.如權(quán)利要求11所述的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流相位比電機(jī)感應(yīng)電壓相位超前來(lái)驅(qū)動(dòng)所述無(wú)刷直流電機(jī)(2)的無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置。
14.如權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)(2)具有將永磁鐵(2e)埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子(2c)，同時(shí)合用磁鐵扭矩和磁阻扭矩。
15.如權(quán)利要求11所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)(2)具有將永磁鐵(2e)埋入內(nèi)部組成的轉(zhuǎn)子(2c)，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)(2)的變換器，將最大轉(zhuǎn)速的電機(jī)端子電壓設(shè)定為大于變換器輸出電壓。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)(2)的變換器、以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置根椐無(wú)刷直流電機(jī)(2)的感應(yīng)電壓對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)，變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子(2c)的回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。
17.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)(2)的變換器以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置根椐無(wú)刷直流電機(jī)(2)的中性點(diǎn)信號(hào)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測(cè)，所述變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子(2c)的回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。
18.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)(2)的變換器以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置使用定子外加電壓、電機(jī)電流和無(wú)刷直流電機(jī)(2)的機(jī)器常數(shù)并通過(guò)所定的運(yùn)算來(lái)檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)子(2c)的回轉(zhuǎn)位置，所述變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子(2c)的回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。
19.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其特征在于，還包含驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)(2)的變換器以及無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置，所述無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置從電壓型變換器發(fā)生的高調(diào)制電流求出的電感以及從轉(zhuǎn)子(2c)的突極性來(lái)進(jìn)行無(wú)刷直流電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)子(2c)的回轉(zhuǎn)位置檢測(cè)，所述變換器根椐無(wú)回轉(zhuǎn)位置傳感器的檢測(cè)裝置測(cè)出的轉(zhuǎn)子(2c)的回轉(zhuǎn)位置來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。
全文摘要
一種壓縮機(jī),在密閉殼體1的內(nèi)部相互同心狀地配置有無(wú)刷直流電機(jī)2和壓縮機(jī)本體3,并且,作為由壓縮機(jī)本體3進(jìn)行吸入、壓縮、吐出的制冷劑采用了R32單體、或者R32濃混合制冷劑,不僅可減少由制冷劑造成的GWP,并可提高安全性,還可實(shí)現(xiàn)高效率化以及抑止壓縮機(jī)吐出溫度的上升。
文檔編號(hào)F04C29/00GK1378716SQ00814076
公開(kāi)日2002年11月6日 申請(qǐng)日期2000年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月13日
發(fā)明者山際昭雄 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社