JP4515115B2 - 同期誘導電動機の保護装置、圧縮機、冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

この発明は、回転子に永久磁石を使用せず、誘導トルクを用いて始動しリラクタンストルクを用いて同期運転する同期誘導電動機の保護装置、前記保護装置を備えた同期誘導電動機を用いる圧縮機、および前記圧縮機を用いる冷凍サイクル装置に関するものである。

同期誘導電動機では、大きな負荷変動や電圧低下、引き込み失敗などがあると、同期回転数以外の回転数で駆動される動作状態や回転せずに振動している動作状態などの脱調状態に至る場合がある。脱調状態になると、規定以上の過大電流が流れて電動機の焼損などを招来するので、脱調状態に至ったことを検出して電動機を焼損などから保護する手段が必要である。

例えば、特許文献１や特許文献２では、回転子に永久磁石を使用するタイプの同期誘導電動機を用いる圧縮機（密閉型電動圧縮機）において、同期誘導電動機や圧縮機を異常温度上昇から保護する技術が開示されている。

すなわち、特許文献１では、固定子巻線の電源供給回路に線電流を検知する電流感応型の保護手段を設けている。この保護手段は、線電流を検知する線電流検知器と主巻線の他方に直列に接続さる保護スイッチとから構成されている。そして、線電流検知器は、予め設定された所定の電流を感知した場合に、保護スイッチを動作させて固定子巻線への電源供給を遮断できるように構成している。

また、特許文献２では、圧縮機が高温となると固定子巻線の温度が上昇し、サーミスタは抵抗値が変化して固定子巻線の温度上昇を検出する。コントローラは、検出した温度が予め設定された温度よりも高い場合に制御リレーコイルに電流を流し、制御リレー接点を開いて固定子巻線への通電を遮断するように構成している。

また、従来、誘導電動機では、その電動機の電源供給ラインにバイメタルを配置し、このバイメタルが電動機コイルの異常発熱やその電動機を収蔵する圧縮機内の異常な温度上昇を検知すると、ステータ回路を開放して電動機を停止させる方法が採用されている。

特開２００１−２７５２８６号公報 特開２００１−２９５３６７号公報

ところで、圧縮機やそれを用いる冷凍サイクル装置では、回転子に永久磁石を使用せずに誘導トルクを用いて始動しリラクタンストルクを用いて同期運転する同期誘導電動機も用いられている。この回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機に関しても品質が高く安全な同期誘導電動機を提供するためには、脱調を検出して停止させる方法が必要であるが、未だ提案されていない。

この回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機を保護する方法としては、上記特許文献１，２に記載の技術では、不十分である。また、バイメタルを用いる方法では、脱調が発生してから実際に電流を遮断し電動機が停止するまでに相当な時間を要する。そのため、動作時間内は騒音、振動が非常に大きくなったり、また電動機やそれを収蔵する圧縮機を破損したりするという問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機の脱調状態を迅速に検出して焼損等を未然に防止することのできる同期誘導電動機の保護装置、前記保護装置を備えた同期誘導電動機を用いる圧縮機、および前記圧縮機を用いる冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる同期誘導電動機の保護装置は、回転子に永久磁石を使用せずに誘導トルクを用いて始動しリラクタンストルクを用いて同期運転する同期誘導電動機の脱調状態を検出する検出部と、前記検出部が脱調状態を検出したとき前記同期誘導電動機を停止させる制御部とを備えている。

この発明によれば、回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機の脱調状態を迅速に検出して当該同期誘導電動機を停止させることができるので、焼損等を未然に防止することができる。

この発明によれば、回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機の脱調による焼損等を未然に防止することができるので、品質が高く安全な同期誘導電動機が得られるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかる同期誘導電動機の保護装置、前記保護装置を備えた同期誘導電動機を用いる圧縮機、および前記圧縮機を用いる冷凍サイクル装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

各実施の形態の説明に先立って、図１と図２を参照して、この発明の対象である回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機について概略説明する。図１は、この発明の対象である回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機のその回転子の構成を示す横断面図である。図２は、図１に示す回転子の外観を示す斜視図である。

図１において、符号１は、厚さ０．１〜１ｍｍ程度の電磁鋼板を積層して構成された回転子鉄心である。符号２は、内部に非磁性体でかつ導電性材料として例えばアルミニウム（格子表示で示す）が充填されているスリットである。符号３は、回転子鉄心１の外周部近傍に設けられ、スリット２と同様に内部にアルミニウム（格子表示で示す）が充填されているスロットである。符号４は、隣り合うスリット２の間に形成されたストリップである。符号５は、回転子鉄心１の外周部に形成され、例えば０．１〜２ｍｍ程度の薄い部分で連結された薄肉部である。符号６は、圧入や焼き嵌めなどによって回転子鉄心１に固定されているシャフトである。また、図１中、上下方向が磁束の流れ難い方向を示すｑ軸であり、横方向が電流の流れ易い方向を示すｄ軸である。

図２に示すように、回転子鉄心１の積層方向の両端部には第１、第２エンドリング７ａ、７ｂが形成されている。スリット２及びスロット３とエンドリング７ａ、７ｂを形成する導電性材（ここでは、アルミニウム）は、ダイカスト法によって生成されるが、その導電性材によって、スロット３とエンドリング７ａ、７ｂとは電気的に接続され、かご形の二次導体が形成される。

さて、この回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機では、図示しない固定子巻線に電流を流すと、回転子の上記したかご形二次導体に誘導電流が流れ、始動トルクが発生し、起動することができる。そして、回転子では、非磁性体が充填されたスリット２を図１に示すように配置すると、磁束の流れやすい方向であるｄ軸と、磁束の流れにくい方向であるｑ軸とで磁気抵抗に差が生じ、図示しない固定子巻線で生成された磁束は回転子の位置によって磁極突起を形成する。この磁極突起によってリラクタンストルクが発生するので、同期運転が可能となる。

なお、非磁性体でかつ導電性材として用いているアルミニウムは、ここではスリット２とスロット３のどちらにも充填した構成を示しているが、少なくともスロット３に充填されていれば良く、スリット２には充填されていない構成でもよい。これによっても、ｄ軸とｑ軸は形成される。

以上のような構成によって、固定子巻線に５０Ｈｚや６０Ｈｚの商用電源を接続して同期誘導電動機を運転した場合、かご形の二次導体に二次電流が流れるので、特別な起動装置を必要とせずに起動させることが可能であり、低コストな同期誘導電動機を得ることができる。また、磁極突起を有しているので、同期運転が可能となり、二次銅損を低減させた高効率な同期誘導電動機を得ることができる。

実施の形態１．
図３は、この発明の実施の形態１である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。なお、この明細書では、脱調とは、同期誘導電動機が、同期回転数以外の回転数で駆動される動作状態になること、または回転せずに振動している動作状態になることを意味しているとする。これらの脱調状態は、大きな負荷変動や電圧低下、同期引き込み失敗などによって発生する。発生すると、同期誘導電動機に過電流が流れ、また振動が起こり騒音が発生する。

図３に示す保護装置は、交流電源１０から上記した回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機１１への電源供給ラインに配置される遮断器１２と、同期誘導電動機１１の振動を検出する振動検出部１３と、振動検出部１３が検出した振動状態が脱調状態を示すとき遮断器１２をオフ操作する制御部１４とを備えている。

交流電源１０は、図示例では三相電源である。単相電源を用いる場合は、主巻線と補助巻線との間にコンデンサを介在させると良い。振動検出部１３は、同期誘導電動機１１の電動機ケースや、当該同期誘導電動機１１を収蔵して使用する圧縮機の側面など同期誘導電動機１１の振動が直接伝わる場所に配置される。遮断器１２は、例えば、リレーを主な要素として構成される。また、制御部１４は、コンパレータとコンパレータの誤動作を防止する回路とを主な要素として構成されている。

以上の構成において、同期誘導電動機１１が回転しないで振動している動作状態になると、つまり脱調すると、振動検出部１３にて検出された振動レベルは定常時よりも大きくなる。そこで、制御部１４では、コンパレータの設定値として例えば定常時振動レベルの２倍の設定値を用い、振動検出部１３の検出振動レベルが設定値を超える場合に、遮断器１２のリレーをオフ操作し、同期誘導電動機１１に供給する駆動電流を遮断して同期誘導電動機１１を停止させ得るようにしている。

ここで、同期誘導電動機１１を起動するときは、振動が生ずることがある。そのときの振動レベルがコンパレータの設定値を超えるときは、上記と同様の動作が行われる。この場合の動作は、いわゆる誤動作である。この誤動作を防止する回路として制御部１４には、例えば、次の第１回路、第２回路、第３回路のいずれか一方を設けてある。

すなわち、第１回路は、電源投入時にコンパレータを所定時間だけリセットして置くリセット回路である。第２回路は、電源投入時にコンパレータに入力する振動検出信号を所定時間だけ遅延させる遅延回路である。第３回路は、コンパレータと遮断器１２のリレーとの間に設ける時限回路である。すなわち、コンパレータが出力する遮断器１２のリレーをオフ操作する信号が一定時間（例えば０．５秒）以上継続するときに、遮断器１２のリレーをオフ操作するのである。

以上のように、この実施の形態１によれば、振動レベルを監視して大きな負荷変動や電圧低下、引き込み失敗によって同期誘導電動機が脱調状態に至ったことを検出した場合には、直ちに同期誘導電動機の駆動電流を遮断できるようにしたので、同期誘導電動機を速やかに停止させることができる。したがって、振動や騒音が増大するのを抑制することができ、また過電流による焼損を未然に防止することができる。加えて、当該同期誘導電動機を収蔵する圧縮機では、破損に至るのを未然に防止でき、また振動や騒音が増大するのを抑制することができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。なお、図４では、図３（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

すなわち、図４に示すように、この実施の形態２では、図３（実施の形態１）に示した構成において、制御部１４に代えて制御部１５が設けられている。

この制御部１５は、振動検出部１１が検出した振動の周波数を分析する周波数分析回路と、分析された周波数と定常時の周波数との一致不一致を判断する判断回路と、定常時の周波数以外の周波数である場合に遮断器１２のリレーをオフ操作する出力回路と、遮断器１２のリレーを誤ってオフ操作する誤動作を防止する回路とを主な要素として構成されている。

以上の構成において、同期誘導電動機１１が回転しないで振動している動作状態になると、つまり脱調すると、振動検出部１３にて検出された振動の周波数が制御部１５の周波数分析回路にて分析され、判断回路にてその周波数が定常時の周波数と異なると判断されると、出力回路から遮断器１２のリレーをオフ操作する信号が出力される。すなわち、実施の形態１と同様に、同期誘導電動機１１に供給する駆動電流を遮断して同期誘導電動機１１を停止させることができる。

ここで、同期誘導電動機１１を起動するときは、振動が生ずることがあるので、制御部１５の周波数分析回路では同様に周波数分析が行われる。そのときの分析周波数が定常時の周波数と異なるときは、上記と同様の動作が行われる。この場合の動作は、いわゆる誤動作である。この誤動作を防止する回路として制御部１５には、例えば、次の第１回路、第２回路、第３回路のいずれか一方を設けてある。

すなわち、第１回路は、電源投入時に周波数分析回路を所定時間だけリセットして置くリセット回路である。第２回路は、電源投入時に周波数分析回路に入力する振動検出信号を所定時間だけ遅延させる遅延回路である。第３回路は、出力回路と遮断器１２のリレーとの間に設ける時限回路である。すなわち、出力回路が出力する遮断器１２のリレーをオフ操作する信号が一定時間（例えば０．５秒）以上継続するときに、遮断器１２のリレーをオフ操作するのである。

以上のように、この実施の形態２によれば、振動周波数を監視して大きな負荷変動や電圧低下、引き込み失敗によって同期誘導電動機が脱調状態に至ったことを検出した場合には、直ちに同期誘導電動機の駆動電流を遮断できるようにしたので、同期誘導電動機を速やかに停止させることができる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。なお、図５では、図３（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。

すなわち、図５に示すように、この実施の形態３では、図３（実施の形態１）に示した構成において、振動検出部１３に代えて同期誘導電動機１１への供給電流を検出する電流検出部１６が設けられている。

以上の構成において、同期誘導電動機１１が同期回転数以外の回転数で駆動される動作状態になると、つまり脱調すると、同期誘導電動機１１には、定常状態に無い大きな電流が流れる。そこで、制御部１７では、コンパレータの設定値として例えば定常時電流レベルの２倍の設定値を用い、電流検出部１６の検出電流レベルが設定値を超える場合に、遮断器１２のリレーをオフ操作し、同期誘導電動機１１に供給する駆動電流を遮断して同期誘導電動機１１を停止させ得るようにしている。

ここで、同期誘導電動機１１を起動するときは、大きな突入電流が流れる。そのときの突入電流レベルがコンパレータの設定値を超えるときは、上記と同様の動作が行われる。この場合の動作は、いわゆる誤動作である。この誤動作を防止する回路として制御部１４には、実施の形態１と同様に、次の第１回路、第２回路、第３回路のいずれか一方を設けてある。

すなわち、第１回路は、電源投入時にコンパレータを所定時間だけリセットして置くリセット回路である。第２回路は、電源投入時にコンパレータに入力する電流検出信号を所定時間だけ遅延させる遅延回路である。第３回路は、コンパレータと遮断器１２のリレーとの間に設ける時限回路である。すなわち、コンパレータが出力する遮断器１２のリレーをオフ操作する信号が一定時間（例えば０．５秒）以上継続するときに、遮断器１２のリレーをオフ操作するのである。

以上のように、この実施の形態３によれば、供給電流レベルを監視して大きな負荷変動や電圧低下、引き込み失敗によって同期誘導電動機が脱調状態に至ったことを検出した場合には、直ちに同期誘導電動機の駆動電流を遮断できるようにしたので、同期誘導電動機を速やかに停止させることができる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。

実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。なお、図６では、図５（実施の形態３）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。

すなわち、図６に示すように、この実施の形態４では、図５（実施の形態３）に示した構成において、制御部１４に代えて制御部１５が設けられている。

制御部１５は、電流検出部１６が検出した電流波形の周波数を分析する周波数分析回路と、分析された周波数と定常時の周波数との一致不一致を判断する判断回路と、定常時の周波数以外の周波数である場合に遮断器１２のリレーをオフ操作する出力回路と、遮断器１２のリレーを誤ってオフ操作する誤動作を防止する回路とを主な要素として構成されている。

以上の構成において、同期誘導電動機１１が同期回転数以外の回転数で駆動される動作状態になると、つまり脱調すると、同期誘導電動機１１には、定常状態に無い乱れた波形の電流が流れる。電流検出部１６にて検出された電流波形の周波数が制御部１５の周波数分析回路にて分析され、判断回路にてその周波数が定常時の周波数と異なると判断されると、出力回路から遮断器１２のリレーをオフ操作する信号が出力される。すなわち、実施の形態３と同様に、同期誘導電動機１１に供給する駆動電流を遮断して同期誘導電動機１１を停止させることができる。

ここで、同期誘導電動機１１を起動するときは、乱れた波形の電流が流れるので、制御部１５の周波数分析回路では同様に周波数分析が行われる。そのときの分析周波数が定常時の周波数と異なるときは、上記と同様の動作が行われる。この場合の動作は、いわゆる誤動作である。この誤動作を防止する回路として制御部１５には、実施の形態３と同様に次の第１回路、第２回路、第３回路のいずれか一方を設けてある。

すなわち、第１回路は、電源投入時に周波数分析回路を所定時間だけリセットして置くリセット回路である。第２回路は、電源投入時に周波数分析回路に入力する電流検出信号を所定時間だけ遅延させる遅延回路である。第３回路は、出力回路と遮断器１２のリレーとの間に設ける時限回路である。すなわち、出力回路が出力する遮断器１２のリレーをオフ操作する信号が一定時間（例えば０．５秒）以上継続するときに、遮断器１２のリレーをオフ操作するのである。

以上のように、この実施の形態４によれば、供給電流の周波数を監視して大きな負荷変動や電圧低下、引き込み失敗によって同期誘導電動機が脱調状態に至ったことを検出した場合には、直ちに同期誘導電動機の駆動電流を遮断できるようにしたので、同期誘導電動機を速やかに停止させることができる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。

実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。なお、図７では、図３（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。

すなわち、図７に示すように、この実施の形態５では、図３（実施の形態１）に示した構成において、振動検出部１３に代えて、回転子の磁束を検出するサーチコイルを主な要素として構成される磁束検出部１７が設けられている。

以上の構成において、同期誘導電動機１１が脱調すると、回転子の滑りが大きくなり、回転子の磁束が増加し、磁束検出部１７のサーチコイルには定常時よりも大きな電圧が誘起される。そこで、制御部１４では、コンパレータの設定値として例えば回転子の滑りが８％以上であるときの誘起電圧を用い、磁束検出部１７の検出誘起電圧レベルが設定値を超える場合に、遮断器１２のリレーをオフ操作し、同期誘導電動機１１に供給する駆動電流を遮断して同期誘導電動機１１を停止させ得るようにしている。

ここで、同期誘導電動機１１を起動するときの滑りも大きいので、そのときの誘起電圧レベルがコンパレータの設定値を超えるときは、上記と同様の動作が行われる。この場合の動作は、いわゆる誤動作である。この誤動作を防止する回路として制御部１４には、実施の形態１と同様に、次の第１回路、第２回路、第３回路のいずれか一方を設けてある。

すなわち、第１回路は、電源投入時にコンパレータを所定時間だけリセットして置くリセット回路である。第２回路は、電源投入時にコンパレータに入力する磁束検出信号を所定時間だけ遅延させる遅延回路である。第３回路は、コンパレータと遮断器１２のリレーとの間に設ける時限回路である。すなわち、コンパレータが出力する遮断器１２のリレーをオフ操作する信号が一定時間（例えば０．５秒）以上継続するときに、遮断器１２のリレーをオフ操作するのである。

以上のように、この実施の形態５によれば、回転子の滑り量を監視して大きな負荷変動や電圧低下、引き込み失敗によって同期誘導電動機が脱調状態に至ったことを検出した場合には、直ちに同期誘導電動機の駆動電流を遮断できるようにしたので、同期誘導電動機を速やかに停止させることができる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。

実施の形態６．
図８は、この発明の実施の形態６である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。なお、図８では、図３（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、実施の形態６に関わる部分を中心に説明する。

すなわち、図８に示すように、この実施の形態６では、図３（実施の形態１）に示した構成において、振動検出部１３に代えて回転子の回転数を検出する回転数検出部１８が設けられ、制御部１４に代えて制御部１９が設けられている。

回転数検出部１８は、振動の状態から回転数を測定する回路、電流波形から回転数を測定する回路、磁束を検出するサーチコイルの電圧変動から回転数を測定する回路、エンコーダを用いて回転数を測定する回路、のいずれか一つの回路を備えている。

制御部１９は、回転数検出部１８にて検出された回転数が所定の回転数（例えば、５０ｒ／ｓ、６０ｒ／ｓ）であるか否かを判断する回路と、判断回路からオフ指令を受けて遮断器１２のリレーをオフ操作する回路と、誤動作を防止する回路とを備えている。

以上の構成において、同期誘導電動機１１が脱調すると、回転子の回転数は、所定の回転数（例えば、５０ｒ／ｓ、６０ｒ／ｓ）以外の回転数となる。そこで、制御部１９の判断回路では、回転数検出部１８にて検出された回転数が所定の回転数（例えば、５０ｒ／ｓ、６０ｒ／ｓ）以外の回転数である場合は、出力回路にオフ指令を発行して遮断器１２のリレーをオフ操作させ、同期誘導電動機１１に供給する駆動電流を遮断して同期誘導電動機１１を停止させ得るようにしている。

ここで、同期誘導電動機１１を起動するときは、回転子の回転数は、同様に所定の回転数（例えば、５０ｒ／ｓ、６０ｒ／ｓ）以外の回転数である。この場合にも上記と同様の動作が行われるが、この場合の動作は、いわゆる誤動作である。この誤動作を防止する回路として制御部１９には、例えば、次の第１回路、第２回路、第３回路のいずれか一方を設けてある。

すなわち、第１回路は、電源投入時に判断回路を所定時間だけリセットして置くリセット回路である。第２回路は、電源投入時に判断回路に入力する回転数検出信号を所定時間だけ遅延させる遅延回路である。第３回路は、出力回路と遮断器１２のリレーとの間に設ける時限回路である。すなわち、出力回路が出力する遮断器１２のリレーをオフ操作する信号が一定時間（例えば１秒）以上継続するときに、遮断器１２のリレーをオフ操作するのである。

以上のように、この実施の形態６によれば、回転子の回転数を監視して大きな負荷変動や電圧低下、引き込み失敗によって同期誘導電動機が脱調状態に至ったことを検出した場合には、直ちに同期誘導電動機の駆動電流を遮断できるようにしたので、同期誘導電動機を速やかに停止させることができる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。

実施の形態７．
図９は、この発明の実施の形態７である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。なお、図９では、図３（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、実施の形態７に関わる部分を中心に説明する。

すなわち、図９に示すように、この実施の形態７では、図３（実施の形態１）に示した構成において、振動検出部１３に代えて温度検出部２０が設けられ、制御部１４に代えて制御部２１が設けられている。

温度検出部２０は、同期誘導電動機１１の固定子巻線または回転子の温度を検出するようになっている。制御部２１は、温度検出部２０が検出した温度値が所定値を超えるときに遮断器１２をオフ操作するコンパレータを主な要素として構成されている。

以上の構成において、同期誘導電動機１１が脱調すると、供給電流が大幅に増加するので固定子巻線の温度が上昇する。また、回転子の滑りが大きくなるので、二次導体の電流値が増加し回転子の温度が上昇する。そこで、制御部１４では、コンパレータの設定値として異常温度を示す所定値を用い、温度検出部２０の検出温度値が所定値を超えるとき、遮断器１２のリレーをオフ操作し、同期誘導電動機１１に供給する駆動電流を遮断して同期誘導電動機１１を停止させ得るようにしている。

以上のように、この実施の形態７によれば、異常温度上昇の有無を監視して大きな負荷変動や電圧低下、引き込み失敗によって同期誘導電動機が脱調状態に至ったことを検出した場合には、直ちに同期誘導電動機の駆動電流を遮断できるようにしたので、同期誘導電動機を速やかに停止させることができる。したがって、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。

実施の形態８．
図１０は、この発明の実施の形態８である保護装置を備えた同期誘導電動機を用いる圧縮機、および前記圧縮機を用いる冷凍サイクル装置の構成を示すブロック図である。

図１１において、圧縮機３１は、冷凍サイクル装置４０において冷媒を循環させる駆動源として使用される。すなわち、冷凍サイクル装置４０は、圧縮機３１と四方弁４１と室内熱交換器（蒸発器）４２と室外熱交換器（凝縮器）４３と絞り装置４４とで構成され、それらの間は冷媒配管４５によって接続されている。

冷凍サイクルは、冷媒が、圧縮機３１→四方弁４１→室内熱交換器（蒸発器）４２または室外熱交換器（凝縮器）４３→絞り装置４４→室内熱交換器（蒸発器）４２または室外熱交換器（凝縮器）４３→四方弁４１→圧縮機３１の順に循環することで実現される。なお、冷媒としては、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０ａ、Ｒ４０７ｃ等で代表されるＨＦＣ系冷媒やＲ７４４、Ｒ７１７、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０等で代表される自然冷媒などが使用される。また、冷凍機油としては、アルキルベンゼン系油で代表される弱相溶性の油やエステル油で代表される相溶性の油などが使用される。

圧縮機３１には、レシプロ式やロータリ式、スクロール式などが使用可能である。圧縮機３１に組込まれた同期誘導電動機１１は、図１，図２にて説明した回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機であって、外気と遮断された状態で収蔵されている。また、冷媒が充填されるので、耐冷媒性の仕様となっている。

そして、保護装置２５は、実施の形態１〜実施の形態７にて説明したように、交流電源１０から同期誘導電動機１１への電源供給ラインに配置される遮断器１２と、同期誘導電動機１１の脱調状態を検出する検出部２６と、検出部２６が脱調状態を検出したとき遮断器１２をオフ操作する制御部２７とを備えている。

この構成によれば、圧縮機３１を駆動する同期誘導電動機１１が脱調した場合、保護装置２５が直ちに同期誘導電動機１１への電源供給路を断つので、同期誘導電動機１１を速やかに停止させることができる。したがって、保護装置２５を装備する同期誘導電動機１１を組み込むことによって、圧縮機３１さらには冷凍サイクル装置４０の品質と安全性を向上させることができる。

以上のように、この発明にかかる同期誘導電動機の保護装置は、回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機を脱調時での焼損等から保護するのに有用であり、特に、圧縮機さらには冷凍サイクル装置の品質と安全性を向上させるのに適している。

この発明の対象である回転子に永久磁石を使用しないタイプの同期誘導電動機のその回転子の構成を示す横断面図である。 図１に示す回転子の外観を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態６である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態７である同期誘導電動機の保護装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態８である保護装置を備えた同期誘導電動機を用いる圧縮機、および前記圧縮機を用いる冷凍サイクル装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 回転子鉄心、
２ スリット、
３ スロット、
４ ストリップ、
５ 薄肉部、
６ シャフト、
７ａ 第１エンドリング、
７ｂ 第２エンドリング、
１０ 交流電源、
１１ 同期誘導電動機（Ｍ）、
１２ 遮断器、
１３ 振動検出部、
１４、１５，１９，２１，２７ 制御部、
１６ 電流検出部、
１７ 磁束検出部、
１８ 回転数検出部、
２０ 温度検出部、
２５ 保護装置、
２６ 検出部、
３１ 圧縮機、
４０ 冷凍サイクル装置、
４１ 四方弁、
４２ 室内熱交換器（蒸発器）、
４３ 室外熱交換器（凝縮器）、
４４ 絞り装置、
４５ 冷媒配管。

Claims (13)

1. 回転子に永久磁石を使用せずに誘導トルクを用いて始動しリラクタンストルクを用いて同期運転する同期誘導電動機の脱調状態を検出する検出部と、
   前記検出部が脱調状態を検出したとき前記同期誘導電動機を停止させる制御部と、
   を備えていることを特徴とする同期誘導電動機の保護装置。
2. 前記検出部は、前記同期誘導電動機の振動を検出する振動検出部であり、
   前記制御部は、前記振動検出部が検出した振動のレベルが所定値を超えるときに前記同期誘導電動機を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期誘導電動機の保護装置。
3. 前記検出部は、前記同期誘導電動機の振動を検出する振動検出部であり、
   前記制御部は、前記振動検出部が検出した振動の周波数が定常運転時の周波数と異なる周波数であるときに前記同期誘導電動機を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期誘導電動機の保護装置。
4. 前記検出部は、前記同期誘導電動機への供給電流を検出する電流検出部であり、
   前記制御部は、前記電流検出部が検出した供給電流のレベルが所定値を超えるときに前記同期誘導電動機を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期誘導電動機の保護装置。
5. 前記検出部は、前記同期誘導電動機への供給電流を検出する電流検出部であり、
   前記制御部は、前記電流検出部が検出した供給電流の周波数が定常運転時の周波数と異なる周波数であるときに前記同期誘導電動機を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期誘導電動機の保護装置。
6. 前記検出部は、前記同期誘導電動機の回転子の磁束を検出する磁束検出部であり、
   前記制御部は、前記磁束検出部が所定値以上の磁束密度を検出したときに前記同期誘導電動機を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期誘導電動機の保護装置。
7. 前記検出部は、前記同期誘導電動機の回転子の回転数を検出する回転数検出部であり、 前記制御部は、前記回転数検出部が検出した回転数が定常運転時の回転数と異なるときに前記同期誘導電動機を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期誘導電動機の保護装置。
8. 前記検出部は、前記同期誘導電動機の温度を検出する温度検出部であり、
   前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度が所定値を超えるときに前記同期誘導電動機を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期誘導電動機の保護装置。
9. 前記制御部は、前記検出部が検出した脱調状態が一定時間以上継続するときに前記同期誘導電動機を停止させる、
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の同期誘導電動機の保護装置。
10. 前記制御部は、電源投入時に前記検出部が検出した脱調状態を無効にする手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の同期誘導電動機の保護装置。
11. 回転子に永久磁石を使用せずに誘導トルクを用いて始動しリラクタンストルクを用いて同期運転する同期誘導電動機を収蔵する圧縮機において、
    請求項１〜１０のいずれかに記載の保護装置を装備する
    ことを特徴とする圧縮機。
12. 回転子に永久磁石を使用せずに誘導トルクを用いて始動しリラクタンストルクを用いて同期運転する同期誘導電動機を収蔵する圧縮機において、
    請求項２または請求項３に記載の保護装置を装備し、前記振動検出部は、前記圧縮機に設けられていることを特徴とする圧縮機。
13. 圧縮機と四方弁と凝縮器と絞り装置と蒸発器とで構成され、それらの間を冷媒配管にて接続した冷凍サイクル装置において、
    前記圧縮機は、請求項１１または請求項１２に記載の圧縮機である、
    ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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