誘導同期電動機とそれを用いた密閉型電動圧縮機
誘導同期電動機は、主巻線と補助巻線とを有する固定子と、継鉄部と継鉄部に埋め込まれた永久磁石と継鉄部の外周近傍に設けた二次導体とを有する回転子と、起動装置とを有する。その起動装置は、誘導同期電動機の補助巻線に直列に接続された起動コンデンサと、補助巻線と起動コンデンサとの回路を開閉する開閉部とを有する。開閉部は、誘導同期電動機の停止時には、補助巻線と起動コンデンサとの回路を閉じる。また誘導同期電動機の起動後には回路を開く。この誘導同期電動機は、消費電力が低下して高効率で再起動性の良い。それを用いた密閉型電動圧縮機も同様の効果を奏する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気冷蔵庫やエアコン等に搭載される誘導同期電動機とそれを用いた密閉型電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気冷蔵庫やエアコン等に搭載される密閉型電動圧縮機には、効率向上のため、誘導同期電動機が使用され始めている。また、起動装置には、正特性サーミスタを内蔵したＰＴＣリレーが使用されている。このような電動機と圧縮機は例えば、特開２００２−３００７６３号公報に開示されている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら従来の誘導同期電動機とそれを用いた密閉型電動圧縮機を説明する。図１１は、従来の密閉型電動圧縮機の断面図、図１２は従来の誘導同期電動機の回転子の断面図、図１３は従来の誘導同期電動機の回路図である。
【０００４】
密閉容器６には誘導同期電動機（以下、電動機）１と電動機１によって駆動される圧縮部５が収容されている。電動機１は起動時にはインダクションモータとして働き、安定運転時には誘導同期型のモータとして電源周波数に同期して回転する。電動機１は、固定子２と回転子３とから構成されている。固定子２は、電気鉄板を積層して形成したコア（図示せず）に主巻線１１と補助巻線１２とが旋巻されて構成されている。回転子３は、同じく電気鉄板を積層して形成した継鉄部９に永久磁石１０を収納するとともに、継鉄部９の外周近傍にアルミからなる二次導体４を形成して構成されている。
【０００５】
運転コンデンサ１５はハーメチックターミナル７を介して補助巻線１２と接続されている。起動コンデンサ１４と、正特性サーミスタ（以下、サーミスタ）１３が内蔵されているＰＴＣリレー８は、運転コンデンサ１５と並列に、補助巻線１２と直列に接続されている。
【０００６】
図１４は誘導同期電動機の速度−トルク曲線を示した特性図であり、横軸は電動機１の回転速度、縦軸はトルクを示している。
【０００７】
曲線８７は誘導電動機として有するトルク特性で、合成トルク８１は、永久磁石１０によって発生するブレーキトルク８８と曲線８７の示すトルク特性との合成である。合成トルク８１が電動機１の出力トルクとなる。トルク９０は電動機１の起動トルクであり、トルク８３は最大トルクである。トルク８４は同期速度における出力トルクで、電動機１は通常トルク８４における最大値以下の負荷で同期運転される。
【０００８】
以上のように構成された電動機１とそれを用いた密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。
【０００９】
電源が投入されると、電動機１の主巻線１１、補助巻線１２と、サーミスタ１３と、起動コンデンサ１４、運転コンデンサ１５とに起動電流が流れる。起動電流が流れると主巻線１１と補助巻線１２は回転磁界を形成し、二次導体４に誘起電流が生じ磁界が発生する。これにより、起動トルク９０によって回転子３が回転を開始し、出力トルク８１の曲線に沿って回転速度が上昇する。そして同期速度に近づくとトルク８４の発生する同期速度で同期運転に移る。
【００１０】
また同時に、サーミスタ１３に電流が流れることで自己発熱によりサーミスタ１３の温度が上昇し、抵抗値がジャンプアップする。これにより起動コンデンサ１４への通電が実質的に遮断され、電動機１は同期速度で運転を続ける。
【００１１】
そして回転子３は圧縮部５を駆動し、周知の圧縮動作がなされる。
【００１２】
しかしながら、上記従来の構成では、サーミスタ１３には、電動機１の運転中、高抵抗値を維持するのに必要な発熱を継続するため、微小電流が流れ続ける。また、電動機１で必要なトルク特性を得るためには、上述したように永久磁石１０により発生するブレーキトルクによって相殺されるトルクを補う必要がある。このため、通常の誘導電動機と比較して、電磁誘導トルクを大きくする必要がある。
【００１３】
電磁誘導トルクを大きくするためには、一般的に補助巻線１２の巻数を増やして巻数比を大きくする。しかしながらその結果、補助巻線１２の誘起電圧が高くなり、補助巻線１２に接続されるＰＴＣリレー８の印加電圧も高くなる。このため、サーミスタ１３には通常の誘導電動機と比較して、高い耐電圧特性が必要である。
【００１４】
そして、サーミスタ１３の耐電圧特性を上げるためには、サーミスタ１３の体積を大きくする必要がある。このようにすると高抵抗値を維持するのに必要な発熱量が増加し、その結果ＰＴＣリレー８自体の消費電力が３〜４Ｗになり、電動機１の効率が大きく低下する。このため、密閉型電動圧縮機の効率が低下する。
【００１５】
また、サーミスタ１３の径を大きくすることにより、サーミスタ１３の熱容量が増え、冷却されにくくなる。このため、再起動が可能な温度に冷えるまでの時間が伸び、密閉型電動圧縮機の再起動性が低下する。
【発明の開示】
【００１６】
本発明の誘導同期電動機は、主巻線と補助巻線とを有する固定子と、継鉄部と継鉄部に埋め込まれた永久磁石と永久磁石の外周近傍に設けた二次導体とを有する回転子と、起動装置とを有する。その起動装置は、誘導同期電動機の補助巻線に直列に接続された起動コンデンサと、補助巻線と起動コンデンサとの回路を開閉する開閉部とを有する。開閉部は、誘導同期電動機の停止時には、補助巻線と起動コンデンサとの回路を閉じる。また誘導同期電動機の起動後には回路を開く。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において、同じ構成、同じ動作をする部分については先行する実施の形態と同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態による密閉型電動圧縮機の断面図、図２は同誘導同期電動機の回転子の断面図である。図３は同誘導同期電動機の回路図である。
【００１９】
密閉型電動圧縮機（以下、圧縮機）３１において、密閉容器３６には誘導同期電動機（以下、電動機）２１と、電動機２１によって駆動される圧縮部３５が収容されている。電動機２１は起動時にはインダクションモータとして働き、安定運転時には誘導同期型のモータとして電源周波数に同期して回転する。電動機２１は、固定子３２と回転子３３とを有する。固定子３２は、電気鉄板を積層して形成したコア（図示せず）に主巻線２２と補助巻線２３とが旋巻されて構成されている。回転子３３は、同じく電気鉄板を積層して形成した継鉄部３９に永久磁石４０を収納するとともに、継鉄部３９の外周近傍にアルミからなる二次導体３４を形成して構成されている。
【００２０】
補助巻線２３には起動装置２４Ａを構成する正特性サーミスタ（以下、サーミスタ）２５、トライアック２９、起動コンデンサ２７が直列に接続されている。この直列回路に並列に運転コンデンサ２８が接続されている。トライアック２９は、サーミスタ２５と起動コンデンサ２７とに直列に接続され、トライアック２９のゲートには、トライアック２９の制御回路であるトリガー回路３０が接続されている。トリガー回路３０としては、抵抗とダイオード、コンデンサで構成された回路、正特性サーミスタで構成されたもの等（図示しない）公知のものを使用できる。
【００２１】
以上のように構成された電動機２１について、以下その動作を説明する。
【００２２】
起動時、トライアック２９はオフ状態であるが、トリガー回路３０に通電されると、トライアック２９がオン状態になる。そして補助巻線２３に起動電流が流れ、電動機２１が起動を開始する。すなわち主巻線２２、補助巻線２３と、サーミスタ２５と、起動コンデンサ２７、運転コンデンサ２８とに起動電流が流れる。起動電流が流れると主巻線２２と補助巻線２３は回転磁界を形成し、二次導体３４に誘起電流が生じ磁界が発生する。このように固定子３２の発生する磁界により生じる起動トルクによって回転子３３が回転を開始し、回転速度が上昇する。そして同期速度に近づくと同期運転に移る。
【００２３】
一方、起動電流が流れると、起動装置２４に内蔵されているサーミスタ２５が通電により発熱し、抵抗値が急激に上昇し、補助巻線２３に流れる電流値は減少する。このようにして起動が完了し、誘導電動機２１は同期速度で運転する。
【００２４】
さらに起動から一定時間後、トリガー回路３０がトライアック２９のゲート電圧を低下させ、トライアック２９をオフ状態とする。トライアック２９がオフになるとサーミスタ２５への通電が遮断されるため、サーミスタ２５の電力消費が無くなる。このようにトライアック２９とトリガー回路３０とは、電動機２１の起動時に導通し、起動後に回路を開いて起動コンデンサ２７を切り離す開閉部を構成している。そしてサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ａを構成している。
【００２５】
このため、サーミスタ２５により消費される数ワットの電力消費が無くなり、効率の高い電動機２１と圧縮機３１とが得られる。さらにサーミスタ２５への通電が遮断されると、圧縮機３１の運転中、サーミスタ２５は放熱冷却されるため、低抵抗の状態に復帰する。その結果ほぼ常時起動可能な状態になっているので、再起動性の良い電動機２１と圧縮機３１とが得られる。また、トライアック２９のスイッチング機能により開閉部を構成しているので、無接点で信頼性が高い。
【００２６】
なお、図３においてサーミスタ２５を除いた回路を構成してトライアック２９のスイッチング機能にのみで開閉部を構成してもよい。この場合、電動機２１の起動後の適切なタイミングにトリガー回路３０により回路を開く必要がある。これに対し、図３のようにサーミスタ２５を設ければ、電動機２１の起動後すぐにサーミスタ２５の抵抗値が上昇して実質的に回路を開き、その後トライアック２９を作動させればよい。すなわち、トリガー回路３０の制御には、それほど精度を必要としない。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における誘導同期電動機の回路図である。図４では、起動装置２４Ｂは、サーミスタ２５、起動コンデンサ２７、バイメタルスイッチ４１、補助正特性サーミスタ（以下、補助サーミスタ）４２で構成されている。バイメタルスイッチ４１はサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とに直列に接続されている。バイメタルスイッチ４１には、バイメタルスイッチ４１と並列に補助巻線２３に接続された加熱部である補助サーミスタ４２が熱結合されて、バイメタルスイッチ４１に熱影響を与える。本構成ではバイメタルスイッチ４１と補助サーミスタ４２とが開閉部を構成している。そしてサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｂを構成している。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。
【００２８】
以上のように構成された誘導同期電動機（以下、電動機）２１と起動装置２４Ｂとの動作を説明する。
【００２９】
起動時、可動接点１４２は固定接点１４４と接触しバイメタルスイッチ４１はオン状態で、補助巻線２３に起動電流が流れ、電動機２１が起動を開始する。起動電流が流れると、起動装置２４Ｂに内蔵されているサーミスタ２５が通電により発熱し、抵抗値が急激に上昇し、補助巻線２３に流れる電流値は減少する。このようにして起動が完了し、誘導電動機２１は同期速度で運転する。
【００３０】
さらに起動から一定時間後、補助サーミスタ４２が発熱し、バイメタルスイッチ４１を加熱する。バイメタルスイッチ４１が動作温度に達すると反転して、可動接点１４２が固定接点１４４から切り離され、バイメタルスイッチ４１がオフ状態になる。バイメタルスイッチ４１がオフになるとサーミスタ２５への通電が遮断されるため、サーミスタ２５の電力消費が無くなる。よって、実施の形態1と同様に効率が高く再起動性のよい電動機２１と圧縮機３１とが得られる。
【００３１】
なお、この際、補助サーミスタ４２は通常、自己発熱に必要な消費電力を極めて低く設定できるため、この発熱によるロスは非常に少ない。
【００３２】
また、上記構成において図５のようにサーミスタ２５を取り除いても起動装置２４Ｃを構成できる。この構成ではバイメタルスイッチ４１と補助サーミスタ４２とが開閉部を構成している。そして起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｃを構成している。以下、この構成による電動機２１と起動装置２４Ｃとの動作を説明する。
【００３３】
起動時には、バイメタルスイッチ４１はＯＮの状態であり、補助巻線２３と主巻線２２とに起動電流が流れ、主巻線２２と補助巻線２３とが回転磁界を形成する。電動機２１は速度−トルク曲線に沿って、回転速度を上昇させ、同期速度に達して同期運転になり、起動を完了する。
【００３４】
この起動から同期運転に到る間で補助サーミスタ４２が発熱し、バイメタルスイッチ４１を加熱する。バイメタルスイッチ４１が動作温度に達すると反転して、バイメタルスイッチ４１がオフ状態になる。つまり起動コンデンサ２７は補助巻線２３から切り離される。
【００３５】
バイメタルスイッチ４１の開閉動作において、消費される電力はバイメタルスイッチ４１を加熱する補助サーミスタ４２の電力である。その消費電力は１Ｗ以下であるため、ＰＴＣリレーに用いられるサーミスタ２５の消費電力と比較して小さい。このため起動装置２４ＣはＰＴＣリレーと比較して低消費電力で、電動機２１を起動させるとともにバイメタルの反転状態を維持する。
【００３６】
このように補助サーミスタ４２の少ない消費電力で電動機２１、圧縮機３１を起動、運転させることができる。すなわち、ＰＴＣリレーを使用したときに発生する運転時の数ワット程度の消費電力分を節電でき、高い効率が得られる。
【００３７】
さらに、補助サーミスタ４２はＰＴＣリレーに比べ高抵抗であることから容量が小さく、その結果放熱が早く、再起動に必要な温度に到達する時間が早い。そのため、再起動性の良い電動機２１、圧縮機３１が得られる。
【００３８】
しかしながら、図５のようにバイメタルスイッチ４１を補助サーミスタ４２の熱により作動させる場合、バイメタルスイッチ４１の作動精度にはバラツキを含みやすい。そのため、図４のようにサーミスタ２５を併用することによって電動機２１の起動後すぐにサーミスタ２５の抵抗値が上昇して実質的に回路が開かれる。
【００３９】
なお、本実施の形態で示した図４，図５の構成において、加熱部とし、補助サーミスタ４２の代わりにヒータ４３を用いても同様の作用効果が得られる。この際、ヒータ４３は通常、発熱に必要な消費電力を極めて低く設定できるため、この発熱によるロスは比較的少ない。また補助サーミスタ４２に較べて安価である。
【００４０】
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３における誘導同期電動機の回路図である。図６では、起動装置２４Ｄは、サーミスタ２５、起動コンデンサ２７、電流型リレー（以下、リレー）４４で構成されている。リレー４４の固定接点１２２、可動接点１２３はサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とに直列に接続されている。リレー４４のコイル１２４は主巻線２２に直列に接続されている。本構成ではリレー４４が開閉部を構成している。そしてサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｄを構成している。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。
【００４１】
図７はリレー４４の断面図である。リレー４４はケース１２５内に、固定接点１２２と可動接点１２３とを有する。可動接点１２３はプランジャー１２６と一体になっている。リレー４４は、プランジャー１２６をガイドするセンターピン１２７、可動接点１２３の駆動を補助するスプリング１２８とをさらに有する。コイル１２４は、プランジャー１２６の周囲を囲うようにケース１２５の外側に巻かれている。
【００４２】
以上のように構成された誘導同期電動機（以下、電動機）２１とリレー４４を含む起動装置２４Ｄとの動作を説明する。
【００４３】
起動時に、主巻線２２に流れる起動電流によりコイル１２４に磁界が発生する。これにより、可動接点１２３と一体になったプランジャー１２６がセンターピン１２７にガイドされてコイル１２４に引きつけられて反重力側に移動する。そして固定接点１２２と可動接点１２３とが接触してオン状態になり、補助巻線２３に起動電流が流れる。この時、スプリング１２８は縮み反発力を蓄える。
【００４４】
補助巻線２３に起動電流が流れると、電動機２１が起動を開始する。起動電流が流れると起動装置２４Ｄに内蔵されているサーミスタ２５が通電により発熱し、抵抗値が急激に上昇し、補助巻線２３に流れる電流値は減少する。このようにして起動が完了し、電動機２１は同期速度で運転する。
【００４５】
起動完了とともに、主巻線２２に流れる電流値も急激に減少するため、コイル１２４の磁界による磁力が減少する。そして自重とスプリング１２８の反発力により可動接点１２３と一体になったプランジャー１２６が重力方向に動いて可動接点１２３が固定接点１２２から離れて開く。すなわちリレー４４の接点がオフになり、サーミスタ２５への通電が遮断され、サーミスタ２５の電力消費が無くなる。このため、サーミスタ２５により消費される数ワットの電力消費が無くなる。よって、実施の形態1と同様に効率が高く再起動性のよい電動機２１と圧縮機３１とが得られる。しかも電動機２１の起動とほぼ同時に起動装置が遮断され、より効率が高い。
【００４６】
また、上記構成において図８のようにサーミスタ２５を取り除いても起動装置２４Ｅを構成できる。この構成でもリレー４４が開閉部を構成している。そして起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｅを構成している。以下、この構成による電動機２１と起動装置２４Ｅとの動作を説明する。
【００４７】
起動時に、上記と同様にしてリレー４４がオン状態になり補助巻線２３に起動電流が流れる。起動電流が主巻線２２と補助巻線２３とに流れると、主巻線２２と補助巻線２３とが回転磁界を形成し、電動機２１は速度−トルク曲線に沿って回転速度を上昇させる。そして電動機２１の回転は同期速度に達して同期運転になり起動が完了する。リレー４４は、電動機２１が同期速度に達してから接点を開いて起動コンデンサ２７を切り離すので、電動機２１が確実に起動する。
【００４８】
電動機２１の起動が完了すると急激に主巻線２２に流れる電流が減少し、前述のように可動接点１２３が固定接点１２２から離れて開き、起動コンデンサ２７は補助巻線２３から切り離される。この可動接点１２３の開閉動作において、消費される電力はコイル１２４の抵抗成分のみであり、運転時にほとんど消費電力が発生しない。
【００４９】
従って、リレー４４を使用することにより、電動機２１や圧縮機３１において、ＰＴＣリレーを使用したときに発生する運転時の数ワット程度の消費電力分を節電でき、高い効率が得られる。
【００５０】
このように、本構成ではＰＴＣリレーを使用せずに電動機２１及び圧縮機３１を起動させるので、ＰＴＣリレーの電力消費が無くなり、効率が高まり、再起動性が向上する。また構造が簡単なので、起動装置を小型化できる。
【００５１】
本実施の形態において、リレー４４のみで起動コンデンサ２７の回路を開く場合、起動時にリレー４４の接点１２２，１２３には大電流が流れる。これに対し、サーミスタ２５を適用する構成では、起動前の状態で５〜４０Ωの抵抗をサーミスタ２５が有するため接点１２２、１２３へ流れる電流が低減される。この結果、接点１２２，１２３の荒れや溶着が防止され、その寿命が改善される。
【００５２】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における電圧型リレーを用いた誘導同期電動機の回路図、図１０は同実施の形態における電圧型リレーの断面図である。
【００５３】
本実施の形態では、起動装置２４Ｆは、起動コンデンサ２７と、電圧型リレー（以下、リレー）１０１とで構成されている。誘導同期電動機（以下、電動機）２１は主巻線２２、補助巻線２３を有する。補助巻線２３にはリレー１０１の固定接点１０２、可動接点１０３と、起動コンデンサ２７とが直列に接続されている。この直列回路に並列に運転コンデンサ２８が接続され、リレー１０１のコイル１０４は補助巻線２３に並列に接続されている。本構成ではリレー１０１が開閉部を構成している。そして起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｆを構成している。
【００５４】
リレー１０１のケース１０５内には、固定接点１０２と可動接点１０３とが配設され、固定接点１０２は起動コンデンサ２７と直列に接続されている。可動子１０６の一端には開口部１０７があり、可動接点１０３の先端が遊嵌され、もう一端は固定台１０８に支持されるとともに、スプリング１０９で掛止されている。コイル１０４は、鉄心１１０に巻設されて可動子１０６の近傍に配設されている。可動子１０６は鉄、ニッケル等の磁性体金属からなる。
【００５５】
以上のように構成された電動機２１とリレー１０１を含む起動装置２４Ｆとの動作を説明する。
【００５６】
電動機２１の停止時は、スプリング１０９により可動子１０６が上方に引き上げられているため、可動接点１０３は固定接点１０２と接触し閉じている。起動時には、主巻線２２、補助巻線２３に同時に起動電流が流れる。起動電流が流れると主巻線２２と補助巻線２３とが回転磁界を形成し、電動機２１は速度−トルク曲線に沿って、回転速度を上昇させ、同期速度に達して同期運転になり、起動を完了する。
【００５７】
また、起動と同時に補助巻線２３に並列に接続されたコイル１０４に起動電流が流れ、鉄心１１０に磁力が発生するが、初期の電圧では磁力が弱く、鉄心１１０は可動子１０６を吸引しない。しかし電動機２１の回転速度が増加し、同期速度に達すると、鉄心１１０は磁力を増加し、スプリング１０９の力に打ち勝って可動子１０６を吸引する。そして可動子１０６の開口部１０７が可動接点１０３を押し下げて可動接点１０３が固定接点１０２と離れて回路を開き、起動コンデンサ２７を切り離して起動が完了する。このようにリレー１０１は電動機２１が同期速度に達してから接点を開き、起動コンデンサ２７を切り離すので、電動機２１が確実に起動する。
【００５８】
運転中はコイル１０４が誘起しているので可動子１０６は鉄心１１０に吸引され、可動接点１０３は開の状態を保持する。
【００５９】
一方、電動機２１の停止時に、コイル１０４は無通電になり、鉄心１１０には磁力が発生しない。このため、スプリング１０９の力により接点は再び閉の状態になる。この可動接点１０３の開閉動作において、消費される電力はコイル１０４の抵抗成分のみであり、運転時にほとんど消費電力が発生しない。
【００６０】
従って、リレー１０１を使用することにより、電動機２１や圧縮機３１において、ＰＴＣリレーを使用したときに発生する運転時の数ワット程度の消費電力分を節電でき、高い効率が得られる。
【００６１】
このように、本構成でもＰＴＣリレーを使用せずに電動機２１及び圧縮機３１を起動させるので、ＰＴＣリレーの電力消費が無くなり、効率が高まり、再起動性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
誘導同期電動機は、主巻線と補助巻線とを有する固定子と、固定子の生じる磁場により回転する回転子と、起動装置とを有する。その起動装置は、誘導同期電動機の補助巻線に直列に接続された起動コンデンサと、補助巻線と起動コンデンサとの回路を開閉する開閉部とを有する。開閉部は、誘導同期電動機の停止時には、補助巻線と起動コンデンサとの回路を閉じる。また誘導同期電動機の起動後には回路を開く。この構成により、ＰＴＣリレーの正特性サーミスタによる電力消費がなくなり、又正特性サーミスタが冷却されるので、効率が高く、再起動性の良い誘導同期電動機が得られる。さらにこのような誘導同期電動機を用いて効率が高く、再起動性の良い密閉型電動圧縮機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態による密閉型電動圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施の形態による誘導同期電動機の回転子の断面図
【図３】本発明の実施の形態による誘導同期電動機の回路図
【図４】本発明の実施の形態による他の誘導同期電動機の回路図
【図５】本発明の実施の形態によるさらに他の誘導同期電動機の回路図
【図６】本発明の実施の形態によるさらに他の誘導同期電動機の回路図
【図７】図６における起動装置の断面図
【図８】本発明の実施の形態によるさらに他の誘導同期電動機の回路図
【図９】本発明の実施の形態によるさらに他の誘導同期電動機の回路図
【図１０】図９における起動装置の断面図
【図１１】従来の密閉型電動圧縮機の断面図
【図１２】従来の誘導同期電動機における回転子の断面図
【図１３】従来の誘導同期電動機の回路図
【図１４】誘導同期電動機の速度−トルク曲線図
【符号の説明】
【００６４】
1 誘導同期電動機
2 固定子
3 回転子
4 二次導体
5 圧縮部
6 密閉容器
7 ハーメチックターミナル
8 ＰＴＣリレー
9 継鉄部
10 永久磁石
11 主巻線
12 補助巻線
13 正特性サーミスタ
14 起動コンデンサ
15 運転コンデンサ
21 誘導同期電動機
22 主巻線
23 補助巻線
24A,24B,24C,24D,24E,24F 起動装置
25 正特性サーミスタ
27 起動コンデンサ
28 運転コンデンサ
29 サイリスタ
30 トリガー回路
31 密閉型電動圧縮機
32 固定子
33 回転子
34 二次導体
35 圧縮部
36 密閉容器
37 ハーメチックターミナル
39 継鉄部
40 永久磁石
41 バイメタルスイッチ
42 補助正特性サーミスタ
43 ヒータ
44 電流型リレー
81 合成トルク
83 最大トルク
84 同期運転時トルク
87 トルク曲線
88 ブレーキトルク
90 起動トルク
101 電圧型リレー
102 固定接点
103 可動接点
104 コイル
105 ケース
106 可動子
107 開口部
108 固定台
109 スプリング
110 鉄心
122 固定接点
123 可動接点
124 コイル
125 ケース
126 プランジャー
127 センターピン
128 スプリング
142 可動接点
144 固定接点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気冷蔵庫やエアコン等に搭載される誘導同期電動機とそれを用いた密閉型電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気冷蔵庫やエアコン等に搭載される密閉型電動圧縮機には、効率向上のため、誘導同期電動機が使用され始めている。また、起動装置には、正特性サーミスタを内蔵したＰＴＣリレーが使用されている。このような電動機と圧縮機は例えば、特開２００２−３００７６３号公報に開示されている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら従来の誘導同期電動機とそれを用いた密閉型電動圧縮機を説明する。図１１は、従来の密閉型電動圧縮機の断面図、図１２は従来の誘導同期電動機の回転子の断面図、図１３は従来の誘導同期電動機の回路図である。
【０００４】
密閉容器６には誘導同期電動機（以下、電動機）１と電動機１によって駆動される圧縮部５が収容されている。電動機１は起動時にはインダクションモータとして働き、安定運転時には誘導同期型のモータとして電源周波数に同期して回転する。電動機１は、固定子２と回転子３とから構成されている。固定子２は、電気鉄板を積層して形成したコア（図示せず）に主巻線１１と補助巻線１２とが旋巻されて構成されている。回転子３は、同じく電気鉄板を積層して形成した継鉄部９に永久磁石１０を収納するとともに、継鉄部９の外周近傍にアルミからなる二次導体４を形成して構成されている。
【０００５】
運転コンデンサ１５はハーメチックターミナル７を介して補助巻線１２と接続されている。起動コンデンサ１４と、正特性サーミスタ（以下、サーミスタ）１３が内蔵されているＰＴＣリレー８は、運転コンデンサ１５と並列に、補助巻線１２と直列に接続されている。
【０００６】
図１４は誘導同期電動機の速度−トルク曲線を示した特性図であり、横軸は電動機１の回転速度、縦軸はトルクを示している。
【０００７】
曲線８７は誘導電動機として有するトルク特性で、合成トルク８１は、永久磁石１０によって発生するブレーキトルク８８と曲線８７の示すトルク特性との合成である。合成トルク８１が電動機１の出力トルクとなる。トルク９０は電動機１の起動トルクであり、トルク８３は最大トルクである。トルク８４は同期速度における出力トルクで、電動機１は通常トルク８４における最大値以下の負荷で同期運転される。
【０００８】
以上のように構成された電動機１とそれを用いた密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。
【０００９】
電源が投入されると、電動機１の主巻線１１、補助巻線１２と、サーミスタ１３と、起動コンデンサ１４、運転コンデンサ１５とに起動電流が流れる。起動電流が流れると主巻線１１と補助巻線１２は回転磁界を形成し、二次導体４に誘起電流が生じ磁界が発生する。これにより、起動トルク９０によって回転子３が回転を開始し、出力トルク８１の曲線に沿って回転速度が上昇する。そして同期速度に近づくとトルク８４の発生する同期速度で同期運転に移る。
【００１０】
また同時に、サーミスタ１３に電流が流れることで自己発熱によりサーミスタ１３の温度が上昇し、抵抗値がジャンプアップする。これにより起動コンデンサ１４への通電が実質的に遮断され、電動機１は同期速度で運転を続ける。
【００１１】
そして回転子３は圧縮部５を駆動し、周知の圧縮動作がなされる。
【００１２】
しかしながら、上記従来の構成では、サーミスタ１３には、電動機１の運転中、高抵抗値を維持するのに必要な発熱を継続するため、微小電流が流れ続ける。また、電動機１で必要なトルク特性を得るためには、上述したように永久磁石１０により発生するブレーキトルクによって相殺されるトルクを補う必要がある。このため、通常の誘導電動機と比較して、電磁誘導トルクを大きくする必要がある。
【００１３】
電磁誘導トルクを大きくするためには、一般的に補助巻線１２の巻数を増やして巻数比を大きくする。しかしながらその結果、補助巻線１２の誘起電圧が高くなり、補助巻線１２に接続されるＰＴＣリレー８の印加電圧も高くなる。このため、サーミスタ１３には通常の誘導電動機と比較して、高い耐電圧特性が必要である。
【００１４】
そして、サーミスタ１３の耐電圧特性を上げるためには、サーミスタ１３の体積を大きくする必要がある。このようにすると高抵抗値を維持するのに必要な発熱量が増加し、その結果ＰＴＣリレー８自体の消費電力が３〜４Ｗになり、電動機１の効率が大きく低下する。このため、密閉型電動圧縮機の効率が低下する。
【００１５】
また、サーミスタ１３の径を大きくすることにより、サーミスタ１３の熱容量が増え、冷却されにくくなる。このため、再起動が可能な温度に冷えるまでの時間が伸び、密閉型電動圧縮機の再起動性が低下する。
【発明の開示】
【００１６】
本発明の誘導同期電動機は、主巻線と補助巻線とを有する固定子と、継鉄部と継鉄部に埋め込まれた永久磁石と永久磁石の外周近傍に設けた二次導体とを有する回転子と、起動装置とを有する。その起動装置は、誘導同期電動機の補助巻線に直列に接続された起動コンデンサと、補助巻線と起動コンデンサとの回路を開閉する開閉部とを有する。開閉部は、誘導同期電動機の停止時には、補助巻線と起動コンデンサとの回路を閉じる。また誘導同期電動機の起動後には回路を開く。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において、同じ構成、同じ動作をする部分については先行する実施の形態と同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態による密閉型電動圧縮機の断面図、図２は同誘導同期電動機の回転子の断面図である。図３は同誘導同期電動機の回路図である。
【００１９】
密閉型電動圧縮機（以下、圧縮機）３１において、密閉容器３６には誘導同期電動機（以下、電動機）２１と、電動機２１によって駆動される圧縮部３５が収容されている。電動機２１は起動時にはインダクションモータとして働き、安定運転時には誘導同期型のモータとして電源周波数に同期して回転する。電動機２１は、固定子３２と回転子３３とを有する。固定子３２は、電気鉄板を積層して形成したコア（図示せず）に主巻線２２と補助巻線２３とが旋巻されて構成されている。回転子３３は、同じく電気鉄板を積層して形成した継鉄部３９に永久磁石４０を収納するとともに、継鉄部３９の外周近傍にアルミからなる二次導体３４を形成して構成されている。
【００２０】
補助巻線２３には起動装置２４Ａを構成する正特性サーミスタ（以下、サーミスタ）２５、トライアック２９、起動コンデンサ２７が直列に接続されている。この直列回路に並列に運転コンデンサ２８が接続されている。トライアック２９は、サーミスタ２５と起動コンデンサ２７とに直列に接続され、トライアック２９のゲートには、トライアック２９の制御回路であるトリガー回路３０が接続されている。トリガー回路３０としては、抵抗とダイオード、コンデンサで構成された回路、正特性サーミスタで構成されたもの等（図示しない）公知のものを使用できる。
【００２１】
以上のように構成された電動機２１について、以下その動作を説明する。
【００２２】
起動時、トライアック２９はオフ状態であるが、トリガー回路３０に通電されると、トライアック２９がオン状態になる。そして補助巻線２３に起動電流が流れ、電動機２１が起動を開始する。すなわち主巻線２２、補助巻線２３と、サーミスタ２５と、起動コンデンサ２７、運転コンデンサ２８とに起動電流が流れる。起動電流が流れると主巻線２２と補助巻線２３は回転磁界を形成し、二次導体３４に誘起電流が生じ磁界が発生する。このように固定子３２の発生する磁界により生じる起動トルクによって回転子３３が回転を開始し、回転速度が上昇する。そして同期速度に近づくと同期運転に移る。
【００２３】
一方、起動電流が流れると、起動装置２４に内蔵されているサーミスタ２５が通電により発熱し、抵抗値が急激に上昇し、補助巻線２３に流れる電流値は減少する。このようにして起動が完了し、誘導電動機２１は同期速度で運転する。
【００２４】
さらに起動から一定時間後、トリガー回路３０がトライアック２９のゲート電圧を低下させ、トライアック２９をオフ状態とする。トライアック２９がオフになるとサーミスタ２５への通電が遮断されるため、サーミスタ２５の電力消費が無くなる。このようにトライアック２９とトリガー回路３０とは、電動機２１の起動時に導通し、起動後に回路を開いて起動コンデンサ２７を切り離す開閉部を構成している。そしてサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ａを構成している。
【００２５】
このため、サーミスタ２５により消費される数ワットの電力消費が無くなり、効率の高い電動機２１と圧縮機３１とが得られる。さらにサーミスタ２５への通電が遮断されると、圧縮機３１の運転中、サーミスタ２５は放熱冷却されるため、低抵抗の状態に復帰する。その結果ほぼ常時起動可能な状態になっているので、再起動性の良い電動機２１と圧縮機３１とが得られる。また、トライアック２９のスイッチング機能により開閉部を構成しているので、無接点で信頼性が高い。
【００２６】
なお、図３においてサーミスタ２５を除いた回路を構成してトライアック２９のスイッチング機能にのみで開閉部を構成してもよい。この場合、電動機２１の起動後の適切なタイミングにトリガー回路３０により回路を開く必要がある。これに対し、図３のようにサーミスタ２５を設ければ、電動機２１の起動後すぐにサーミスタ２５の抵抗値が上昇して実質的に回路を開き、その後トライアック２９を作動させればよい。すなわち、トリガー回路３０の制御には、それほど精度を必要としない。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における誘導同期電動機の回路図である。図４では、起動装置２４Ｂは、サーミスタ２５、起動コンデンサ２７、バイメタルスイッチ４１、補助正特性サーミスタ（以下、補助サーミスタ）４２で構成されている。バイメタルスイッチ４１はサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とに直列に接続されている。バイメタルスイッチ４１には、バイメタルスイッチ４１と並列に補助巻線２３に接続された加熱部である補助サーミスタ４２が熱結合されて、バイメタルスイッチ４１に熱影響を与える。本構成ではバイメタルスイッチ４１と補助サーミスタ４２とが開閉部を構成している。そしてサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｂを構成している。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。
【００２８】
以上のように構成された誘導同期電動機（以下、電動機）２１と起動装置２４Ｂとの動作を説明する。
【００２９】
起動時、可動接点１４２は固定接点１４４と接触しバイメタルスイッチ４１はオン状態で、補助巻線２３に起動電流が流れ、電動機２１が起動を開始する。起動電流が流れると、起動装置２４Ｂに内蔵されているサーミスタ２５が通電により発熱し、抵抗値が急激に上昇し、補助巻線２３に流れる電流値は減少する。このようにして起動が完了し、誘導電動機２１は同期速度で運転する。
【００３０】
さらに起動から一定時間後、補助サーミスタ４２が発熱し、バイメタルスイッチ４１を加熱する。バイメタルスイッチ４１が動作温度に達すると反転して、可動接点１４２が固定接点１４４から切り離され、バイメタルスイッチ４１がオフ状態になる。バイメタルスイッチ４１がオフになるとサーミスタ２５への通電が遮断されるため、サーミスタ２５の電力消費が無くなる。よって、実施の形態1と同様に効率が高く再起動性のよい電動機２１と圧縮機３１とが得られる。
【００３１】
なお、この際、補助サーミスタ４２は通常、自己発熱に必要な消費電力を極めて低く設定できるため、この発熱によるロスは非常に少ない。
【００３２】
また、上記構成において図５のようにサーミスタ２５を取り除いても起動装置２４Ｃを構成できる。この構成ではバイメタルスイッチ４１と補助サーミスタ４２とが開閉部を構成している。そして起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｃを構成している。以下、この構成による電動機２１と起動装置２４Ｃとの動作を説明する。
【００３３】
起動時には、バイメタルスイッチ４１はＯＮの状態であり、補助巻線２３と主巻線２２とに起動電流が流れ、主巻線２２と補助巻線２３とが回転磁界を形成する。電動機２１は速度−トルク曲線に沿って、回転速度を上昇させ、同期速度に達して同期運転になり、起動を完了する。
【００３４】
この起動から同期運転に到る間で補助サーミスタ４２が発熱し、バイメタルスイッチ４１を加熱する。バイメタルスイッチ４１が動作温度に達すると反転して、バイメタルスイッチ４１がオフ状態になる。つまり起動コンデンサ２７は補助巻線２３から切り離される。
【００３５】
バイメタルスイッチ４１の開閉動作において、消費される電力はバイメタルスイッチ４１を加熱する補助サーミスタ４２の電力である。その消費電力は１Ｗ以下であるため、ＰＴＣリレーに用いられるサーミスタ２５の消費電力と比較して小さい。このため起動装置２４ＣはＰＴＣリレーと比較して低消費電力で、電動機２１を起動させるとともにバイメタルの反転状態を維持する。
【００３６】
このように補助サーミスタ４２の少ない消費電力で電動機２１、圧縮機３１を起動、運転させることができる。すなわち、ＰＴＣリレーを使用したときに発生する運転時の数ワット程度の消費電力分を節電でき、高い効率が得られる。
【００３７】
さらに、補助サーミスタ４２はＰＴＣリレーに比べ高抵抗であることから容量が小さく、その結果放熱が早く、再起動に必要な温度に到達する時間が早い。そのため、再起動性の良い電動機２１、圧縮機３１が得られる。
【００３８】
しかしながら、図５のようにバイメタルスイッチ４１を補助サーミスタ４２の熱により作動させる場合、バイメタルスイッチ４１の作動精度にはバラツキを含みやすい。そのため、図４のようにサーミスタ２５を併用することによって電動機２１の起動後すぐにサーミスタ２５の抵抗値が上昇して実質的に回路が開かれる。
【００３９】
なお、本実施の形態で示した図４，図５の構成において、加熱部とし、補助サーミスタ４２の代わりにヒータ４３を用いても同様の作用効果が得られる。この際、ヒータ４３は通常、発熱に必要な消費電力を極めて低く設定できるため、この発熱によるロスは比較的少ない。また補助サーミスタ４２に較べて安価である。
【００４０】
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３における誘導同期電動機の回路図である。図６では、起動装置２４Ｄは、サーミスタ２５、起動コンデンサ２７、電流型リレー（以下、リレー）４４で構成されている。リレー４４の固定接点１２２、可動接点１２３はサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とに直列に接続されている。リレー４４のコイル１２４は主巻線２２に直列に接続されている。本構成ではリレー４４が開閉部を構成している。そしてサーミスタ２５と起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｄを構成している。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。
【００４１】
図７はリレー４４の断面図である。リレー４４はケース１２５内に、固定接点１２２と可動接点１２３とを有する。可動接点１２３はプランジャー１２６と一体になっている。リレー４４は、プランジャー１２６をガイドするセンターピン１２７、可動接点１２３の駆動を補助するスプリング１２８とをさらに有する。コイル１２４は、プランジャー１２６の周囲を囲うようにケース１２５の外側に巻かれている。
【００４２】
以上のように構成された誘導同期電動機（以下、電動機）２１とリレー４４を含む起動装置２４Ｄとの動作を説明する。
【００４３】
起動時に、主巻線２２に流れる起動電流によりコイル１２４に磁界が発生する。これにより、可動接点１２３と一体になったプランジャー１２６がセンターピン１２７にガイドされてコイル１２４に引きつけられて反重力側に移動する。そして固定接点１２２と可動接点１２３とが接触してオン状態になり、補助巻線２３に起動電流が流れる。この時、スプリング１２８は縮み反発力を蓄える。
【００４４】
補助巻線２３に起動電流が流れると、電動機２１が起動を開始する。起動電流が流れると起動装置２４Ｄに内蔵されているサーミスタ２５が通電により発熱し、抵抗値が急激に上昇し、補助巻線２３に流れる電流値は減少する。このようにして起動が完了し、電動機２１は同期速度で運転する。
【００４５】
起動完了とともに、主巻線２２に流れる電流値も急激に減少するため、コイル１２４の磁界による磁力が減少する。そして自重とスプリング１２８の反発力により可動接点１２３と一体になったプランジャー１２６が重力方向に動いて可動接点１２３が固定接点１２２から離れて開く。すなわちリレー４４の接点がオフになり、サーミスタ２５への通電が遮断され、サーミスタ２５の電力消費が無くなる。このため、サーミスタ２５により消費される数ワットの電力消費が無くなる。よって、実施の形態1と同様に効率が高く再起動性のよい電動機２１と圧縮機３１とが得られる。しかも電動機２１の起動とほぼ同時に起動装置が遮断され、より効率が高い。
【００４６】
また、上記構成において図８のようにサーミスタ２５を取り除いても起動装置２４Ｅを構成できる。この構成でもリレー４４が開閉部を構成している。そして起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｅを構成している。以下、この構成による電動機２１と起動装置２４Ｅとの動作を説明する。
【００４７】
起動時に、上記と同様にしてリレー４４がオン状態になり補助巻線２３に起動電流が流れる。起動電流が主巻線２２と補助巻線２３とに流れると、主巻線２２と補助巻線２３とが回転磁界を形成し、電動機２１は速度−トルク曲線に沿って回転速度を上昇させる。そして電動機２１の回転は同期速度に達して同期運転になり起動が完了する。リレー４４は、電動機２１が同期速度に達してから接点を開いて起動コンデンサ２７を切り離すので、電動機２１が確実に起動する。
【００４８】
電動機２１の起動が完了すると急激に主巻線２２に流れる電流が減少し、前述のように可動接点１２３が固定接点１２２から離れて開き、起動コンデンサ２７は補助巻線２３から切り離される。この可動接点１２３の開閉動作において、消費される電力はコイル１２４の抵抗成分のみであり、運転時にほとんど消費電力が発生しない。
【００４９】
従って、リレー４４を使用することにより、電動機２１や圧縮機３１において、ＰＴＣリレーを使用したときに発生する運転時の数ワット程度の消費電力分を節電でき、高い効率が得られる。
【００５０】
このように、本構成ではＰＴＣリレーを使用せずに電動機２１及び圧縮機３１を起動させるので、ＰＴＣリレーの電力消費が無くなり、効率が高まり、再起動性が向上する。また構造が簡単なので、起動装置を小型化できる。
【００５１】
本実施の形態において、リレー４４のみで起動コンデンサ２７の回路を開く場合、起動時にリレー４４の接点１２２，１２３には大電流が流れる。これに対し、サーミスタ２５を適用する構成では、起動前の状態で５〜４０Ωの抵抗をサーミスタ２５が有するため接点１２２、１２３へ流れる電流が低減される。この結果、接点１２２，１２３の荒れや溶着が防止され、その寿命が改善される。
【００５２】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における電圧型リレーを用いた誘導同期電動機の回路図、図１０は同実施の形態における電圧型リレーの断面図である。
【００５３】
本実施の形態では、起動装置２４Ｆは、起動コンデンサ２７と、電圧型リレー（以下、リレー）１０１とで構成されている。誘導同期電動機（以下、電動機）２１は主巻線２２、補助巻線２３を有する。補助巻線２３にはリレー１０１の固定接点１０２、可動接点１０３と、起動コンデンサ２７とが直列に接続されている。この直列回路に並列に運転コンデンサ２８が接続され、リレー１０１のコイル１０４は補助巻線２３に並列に接続されている。本構成ではリレー１０１が開閉部を構成している。そして起動コンデンサ２７とこの開閉部とが起動装置２４Ｆを構成している。
【００５４】
リレー１０１のケース１０５内には、固定接点１０２と可動接点１０３とが配設され、固定接点１０２は起動コンデンサ２７と直列に接続されている。可動子１０６の一端には開口部１０７があり、可動接点１０３の先端が遊嵌され、もう一端は固定台１０８に支持されるとともに、スプリング１０９で掛止されている。コイル１０４は、鉄心１１０に巻設されて可動子１０６の近傍に配設されている。可動子１０６は鉄、ニッケル等の磁性体金属からなる。
【００５５】
以上のように構成された電動機２１とリレー１０１を含む起動装置２４Ｆとの動作を説明する。
【００５６】
電動機２１の停止時は、スプリング１０９により可動子１０６が上方に引き上げられているため、可動接点１０３は固定接点１０２と接触し閉じている。起動時には、主巻線２２、補助巻線２３に同時に起動電流が流れる。起動電流が流れると主巻線２２と補助巻線２３とが回転磁界を形成し、電動機２１は速度−トルク曲線に沿って、回転速度を上昇させ、同期速度に達して同期運転になり、起動を完了する。
【００５７】
また、起動と同時に補助巻線２３に並列に接続されたコイル１０４に起動電流が流れ、鉄心１１０に磁力が発生するが、初期の電圧では磁力が弱く、鉄心１１０は可動子１０６を吸引しない。しかし電動機２１の回転速度が増加し、同期速度に達すると、鉄心１１０は磁力を増加し、スプリング１０９の力に打ち勝って可動子１０６を吸引する。そして可動子１０６の開口部１０７が可動接点１０３を押し下げて可動接点１０３が固定接点１０２と離れて回路を開き、起動コンデンサ２７を切り離して起動が完了する。このようにリレー１０１は電動機２１が同期速度に達してから接点を開き、起動コンデンサ２７を切り離すので、電動機２１が確実に起動する。
【００５８】
運転中はコイル１０４が誘起しているので可動子１０６は鉄心１１０に吸引され、可動接点１０３は開の状態を保持する。
【００５９】
一方、電動機２１の停止時に、コイル１０４は無通電になり、鉄心１１０には磁力が発生しない。このため、スプリング１０９の力により接点は再び閉の状態になる。この可動接点１０３の開閉動作において、消費される電力はコイル１０４の抵抗成分のみであり、運転時にほとんど消費電力が発生しない。
【００６０】
従って、リレー１０１を使用することにより、電動機２１や圧縮機３１において、ＰＴＣリレーを使用したときに発生する運転時の数ワット程度の消費電力分を節電でき、高い効率が得られる。
【００６１】
このように、本構成でもＰＴＣリレーを使用せずに電動機２１及び圧縮機３１を起動させるので、ＰＴＣリレーの電力消費が無くなり、効率が高まり、再起動性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
誘導同期電動機は、主巻線と補助巻線とを有する固定子と、固定子の生じる磁場により回転する回転子と、起動装置とを有する。その起動装置は、誘導同期電動機の補助巻線に直列に接続された起動コンデンサと、補助巻線と起動コンデンサとの回路を開閉する開閉部とを有する。開閉部は、誘導同期電動機の停止時には、補助巻線と起動コンデンサとの回路を閉じる。また誘導同期電動機の起動後には回路を開く。この構成により、ＰＴＣリレーの正特性サーミスタによる電力消費がなくなり、又正特性サーミスタが冷却されるので、効率が高く、再起動性の良い誘導同期電動機が得られる。さらにこのような誘導同期電動機を用いて効率が高く、再起動性の良い密閉型電動圧縮機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態による密閉型電動圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施の形態による誘導同期電動機の回転子の断面図
【図３】本発明の実施の形態による誘導同期電動機の回路図
【図４】本発明の実施の形態による他の誘導同期電動機の回路図
【図５】本発明の実施の形態によるさらに他の誘導同期電動機の回路図
【図６】本発明の実施の形態によるさらに他の誘導同期電動機の回路図
【図７】図６における起動装置の断面図
【図８】本発明の実施の形態によるさらに他の誘導同期電動機の回路図
【図９】本発明の実施の形態によるさらに他の誘導同期電動機の回路図
【図１０】図９における起動装置の断面図
【図１１】従来の密閉型電動圧縮機の断面図
【図１２】従来の誘導同期電動機における回転子の断面図
【図１３】従来の誘導同期電動機の回路図
【図１４】誘導同期電動機の速度−トルク曲線図
【符号の説明】
【００６４】
1 誘導同期電動機
2 固定子
3 回転子
4 二次導体
5 圧縮部
6 密閉容器
7 ハーメチックターミナル
8 ＰＴＣリレー
9 継鉄部
10 永久磁石
11 主巻線
12 補助巻線
13 正特性サーミスタ
14 起動コンデンサ
15 運転コンデンサ
21 誘導同期電動機
22 主巻線
23 補助巻線
24A,24B,24C,24D,24E,24F 起動装置
25 正特性サーミスタ
27 起動コンデンサ
28 運転コンデンサ
29 サイリスタ
30 トリガー回路
31 密閉型電動圧縮機
32 固定子
33 回転子
34 二次導体
35 圧縮部
36 密閉容器
37 ハーメチックターミナル
39 継鉄部
40 永久磁石
41 バイメタルスイッチ
42 補助正特性サーミスタ
43 ヒータ
44 電流型リレー
81 合成トルク
83 最大トルク
84 同期運転時トルク
87 トルク曲線
88 ブレーキトルク
90 起動トルク
101 電圧型リレー
102 固定接点
103 可動接点
104 コイル
105 ケース
106 可動子
107 開口部
108 固定台
109 スプリング
110 鉄心
122 固定接点
123 可動接点
124 コイル
125 ケース
126 プランジャー
127 センターピン
128 スプリング
142 可動接点
144 固定接点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主巻線と補助巻線とを有する固定子と、
継鉄部と、前記継鉄部に埋め込まれた永久磁石と、前記継鉄部の外周近傍に設けた二次導体とを有する回転子と、を備えた誘導同期電動機であって、
前記補助巻線に直列に接続された起動コンデンサと、
前記誘導同期電動機の停止時には、前記補助巻線と前記起動コンデンサとの回路を閉じ、前記誘導同期電動機の起動後に前記回路を開く開閉部と、を有する起動装置と、をさらに備えた、
誘導同期電動機。
【請求項２】
前記開閉部は、
前記回路に直列に接続されたトライアックと、
前記トライアックを制御するトリガー回路と、を有する、
請求項１記載の誘導同期電動機。
【請求項３】
前記開閉部は、
前記回路に直列に接続されたバイメタルスイッチと、
前記バイメタルスイッチに並列に接続され、前記バイメタルスイッチに熱影響を与える加熱部と、を有する、
請求項１記載の誘導同期電動機。
【請求項４】
前記加熱部は、補助正特性サーミスタとヒータとのいずれかで構成された、
請求項３記載の誘導同期電動機。
【請求項５】
前記開閉部は、
前記主巻線に直列に接続されたコイルと、
前記コイルにより駆動する可動接点と、
前記回路に直列に接続され、前記可動接点と接触する固定接点と、を有する電流型リレーである、
請求項１記載の誘導同期電動機。
【請求項６】
前記電流型リレーは、前記可動接点と一体に形成されたプランジャーと、をさらに備え、前記電動機の起動時には前記コイルによって前記プランジャーを反重力方向に移動させて前記回路を閉じ、前記電動機の起動後には前記プランジャーにかかる重力によって前記回路を開く、
請求項５の誘導同期電動機。
【請求項７】
前記開閉部は、
前記補助巻線と並列に接続されたコイルと、
前記コイルにより駆動する可動接点と、
前記回路に直列に接続され、前記可動接点と接触する固定接点と、を有する電圧型リレーである、
請求項１記載の誘導同期電動機。
【請求項８】
前記起動装置は前記回路に直列に接続された正特性サーミスタと、をさらに有し、
前記開閉部は前記電動機の起動後に前記正特性サーミスタへの通電を遮断する、
請求項２、３、５のいずれかに記載の誘導同期電動機。
【請求項９】
密閉容器と、
主巻線と補助巻線とを有する固定子と、
継鉄部と前記継鉄部に埋め込まれた永久磁石と前記永久磁石の外周近傍に設けた二次導体とを有する回転子と、を有し、前記密閉容器内に設けられた誘導同期電動機と、
前記補助巻線に直列に接続された起動コンデンサと、
前記誘導同期電動機の停止時には、前記補助巻線と前記起動コンデンサとの回路を閉じ、前記誘導同期電動機の起動後に前記回路を開く開閉部と、を有する起動装置と、
前記誘導同期電動機によって駆動される圧縮部と、を備えた、
密閉型電動圧縮機。
【請求項１０】
前記開閉部は、
前記回路に直列に接続されたトライアックと、
前記トライアックを制御するトリガー回路と、を有する、
請求項９記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１１】
前記開閉部は、
前記回路に直列に接続されたバイメタルスイッチと、
前記バイメタルスイッチに並列に接続され、前記バイメタルスイッチに熱影響を与える加熱部と、を有する、
請求項９記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１２】
前記加熱部は、補助正特性サーミスタとヒータとのいずれかで構成された、
請求項１１記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１３】
前記開閉部は、
前記主巻線に直列に接続されたコイルと、
前記コイルにより駆動する可動接点と、
前記回路に直列に接続され、前記可動接点と接触する固定接点と、を有する電流型リレーである、
請求項９記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１４】
前記電流型リレーは、前記可動接点と一体に形成されたプランジャーと、をさらに備え、前記電動機の起動時には前記コイルによって前記プランジャーを反重力方向に移動させて前記回路を閉じ、前記電動機の起動後には前記プランジャーにかかる重力によって前記回路を開く、
請求項１３記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１５】
前記開閉部は、
前記補助巻線と並列に接続されたコイルと、
前記コイルにより駆動する可動接点と、
前記回路に直列に接続され、前記可動接点と接触する固定接点と、を有する電圧型リレーである、
請求項９記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１６】
前記起動装置は前記回路に直列に接続された正特性サーミスタと、をさらに有し、
前記開閉部は前記電動機の起動後に前記正特性サーミスタへの通電を遮断する、
請求項１０、１１、１３のいずれかに記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１】
主巻線と補助巻線とを有する固定子と、
継鉄部と、前記継鉄部に埋め込まれた永久磁石と、前記継鉄部の外周近傍に設けた二次導体とを有する回転子と、を備えた誘導同期電動機であって、
前記補助巻線に直列に接続された起動コンデンサと、
前記誘導同期電動機の停止時には、前記補助巻線と前記起動コンデンサとの回路を閉じ、前記誘導同期電動機の起動後に前記回路を開く開閉部と、を有する起動装置と、をさらに備えた、
誘導同期電動機。
【請求項２】
前記開閉部は、
前記回路に直列に接続されたトライアックと、
前記トライアックを制御するトリガー回路と、を有する、
請求項１記載の誘導同期電動機。
【請求項３】
前記開閉部は、
前記回路に直列に接続されたバイメタルスイッチと、
前記バイメタルスイッチに並列に接続され、前記バイメタルスイッチに熱影響を与える加熱部と、を有する、
請求項１記載の誘導同期電動機。
【請求項４】
前記加熱部は、補助正特性サーミスタとヒータとのいずれかで構成された、
請求項３記載の誘導同期電動機。
【請求項５】
前記開閉部は、
前記主巻線に直列に接続されたコイルと、
前記コイルにより駆動する可動接点と、
前記回路に直列に接続され、前記可動接点と接触する固定接点と、を有する電流型リレーである、
請求項１記載の誘導同期電動機。
【請求項６】
前記電流型リレーは、前記可動接点と一体に形成されたプランジャーと、をさらに備え、前記電動機の起動時には前記コイルによって前記プランジャーを反重力方向に移動させて前記回路を閉じ、前記電動機の起動後には前記プランジャーにかかる重力によって前記回路を開く、
請求項５の誘導同期電動機。
【請求項７】
前記開閉部は、
前記補助巻線と並列に接続されたコイルと、
前記コイルにより駆動する可動接点と、
前記回路に直列に接続され、前記可動接点と接触する固定接点と、を有する電圧型リレーである、
請求項１記載の誘導同期電動機。
【請求項８】
前記起動装置は前記回路に直列に接続された正特性サーミスタと、をさらに有し、
前記開閉部は前記電動機の起動後に前記正特性サーミスタへの通電を遮断する、
請求項２、３、５のいずれかに記載の誘導同期電動機。
【請求項９】
密閉容器と、
主巻線と補助巻線とを有する固定子と、
継鉄部と前記継鉄部に埋め込まれた永久磁石と前記永久磁石の外周近傍に設けた二次導体とを有する回転子と、を有し、前記密閉容器内に設けられた誘導同期電動機と、
前記補助巻線に直列に接続された起動コンデンサと、
前記誘導同期電動機の停止時には、前記補助巻線と前記起動コンデンサとの回路を閉じ、前記誘導同期電動機の起動後に前記回路を開く開閉部と、を有する起動装置と、
前記誘導同期電動機によって駆動される圧縮部と、を備えた、
密閉型電動圧縮機。
【請求項１０】
前記開閉部は、
前記回路に直列に接続されたトライアックと、
前記トライアックを制御するトリガー回路と、を有する、
請求項９記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１１】
前記開閉部は、
前記回路に直列に接続されたバイメタルスイッチと、
前記バイメタルスイッチに並列に接続され、前記バイメタルスイッチに熱影響を与える加熱部と、を有する、
請求項９記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１２】
前記加熱部は、補助正特性サーミスタとヒータとのいずれかで構成された、
請求項１１記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１３】
前記開閉部は、
前記主巻線に直列に接続されたコイルと、
前記コイルにより駆動する可動接点と、
前記回路に直列に接続され、前記可動接点と接触する固定接点と、を有する電流型リレーである、
請求項９記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１４】
前記電流型リレーは、前記可動接点と一体に形成されたプランジャーと、をさらに備え、前記電動機の起動時には前記コイルによって前記プランジャーを反重力方向に移動させて前記回路を閉じ、前記電動機の起動後には前記プランジャーにかかる重力によって前記回路を開く、
請求項１３記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１５】
前記開閉部は、
前記補助巻線と並列に接続されたコイルと、
前記コイルにより駆動する可動接点と、
前記回路に直列に接続され、前記可動接点と接触する固定接点と、を有する電圧型リレーである、
請求項９記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項１６】
前記起動装置は前記回路に直列に接続された正特性サーミスタと、をさらに有し、
前記開閉部は前記電動機の起動後に前記正特性サーミスタへの通電を遮断する、
請求項１０、１１、１３のいずれかに記載の密閉型電動圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公表番号】特表２００７−５２７１８９（Ｐ２００７−５２７１８９Ａ）
【公表日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１８５０３（Ｐ２００６−５１８５０３）
【出願日】平成１６年４月１９日（２００４．４．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００５５４１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００６５２０
【国際公開日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年４月１９日（２００４．４．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００５５４１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００６５２０
【国際公開日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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