CN105673493A - 密闭型电动压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确保电动机的磁力并提高Nd-Fe-B系烧结磁铁的保持力的密闭型电动压缩机。密闭型电动压缩机具备对制冷剂进行压缩的压缩机构部和驱动压缩机构部的电动机，电动机包括具有线圈的定子和具有铁芯及永久磁铁的转子，永久磁铁由添加了中重稀土类元素的Nd-Fe-B化合物构成，制冷剂为R32，Nd-Fe-B化合物的距母相粒的粒界为5nm的每单位体积的中重稀土类元素的量多于距母相粒的粒界比5nm靠内部的每单位体积的中重稀土类元素的量。

Description

密闭型电动压缩机

本申请是申请号为201210299069.X、申请日为2012年8月21日、发明名称为密闭型电动压缩机的分案申请。

技术领域

本发明涉及在制冷空调设备等中使用的密闭型电动压缩机。

背景技术

以往，在制冷机、空调机、冷藏库等中使用R-134a、R410A、R407C等的含氢弗利昂作为制冷剂。这些制冷剂虽然不会破坏臭氧层，但是地球暖化系数大。

另一方面，R32不会破坏臭氧层，且与R410A相比，地球暖化系数为1/3左右。

然而，在采用R32作为制冷剂时，与R-134a、R410A或R407C相比，压缩机喷出温度高，在压缩机的电动机中使用的永久磁铁可能会减磁。

在专利文献1中记载了如下情况：在使用R32作为制冷剂的情况下，通过增加电动机中使用的稀土类磁铁的厚度，来提高对于高温减磁的耐久性。

另外，在专利文献2中记载了通过将Nd-Fe-B系烧结磁铁的Nd的一部分置换为Dy来改善耐热性的情况。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2001-115963号公报

【专利文献2】日本特开2008-86128号公报

然而，专利文献1的压缩机增加了稀土类磁铁的厚度，相应地，由电磁钢板构成的磁铁芯部的尺寸受制约。因此，电磁钢板的芯体积相应地减少磁铁增加量，存在无法确保电动机的磁力这样的课题。

另外，专利文献2的旋转电机存在如下课题：饱和磁极化减少，无法确保必要的残留磁通密度，从而无法确保电动机的磁力。

发明内容

本发明目的在于提供一种确保电动机的磁力，并提升Nd-Fe-B系烧结磁铁的保持力而提高对于高温减磁的耐久性的密闭型电动压缩机。

为了解决上述课题，本发明的密闭型电动压缩机中，具备对制冷剂进行压缩的压缩机构部和驱动压缩机构部的电动机，电动机包括具有线圈的定子和具有铁芯及永久磁铁的转子，永久磁铁由添加了中重稀土类元素的Nd-Fe-B化合物构成，制冷剂为R32，Nd-Fe-B化合物的距母相粒的粒界为5nm的每单位体积的中重稀土类元素的量多于距母相粒的粒界比5nm靠内部的每单位体积的中重稀土类元素的量。

【发明效果】

根据本发明，能够确保电动机的磁力并提高Nd-Fe-B系烧结磁铁的保持力。

附图说明

图1是密闭型电动压缩机的纵向剖视图。

图2是表示转子的局部剖面的立体图。

图3是表示永久磁铁收容部和永久磁铁的个数的图。

图4是Nd-Fe-B化合物的母相粒内的金属分布图。

图5是表示永久磁铁收容部和永久磁铁的1极量的局部剖视图。

图6是磁铁的温度与减磁开始电流的关系图。

【符号说明】

1密闭容器

1a筒部

1b盖部

1c底部

2压缩机构

3固定涡盘

4回旋涡盘

5框架

5a主轴承

6轴

6a偏心销部

6b贯通孔

7电动机

7a转子

7b定子

8润滑油

9积油处

10欧氏环

11吸入管

12吸入口

14喷出口

15副轴承

16平衡重

16a上平衡重

16b下平衡重

17线圈端

18a、18b喷出气体通路

20电动机的上方的空间

21电动机的下方的空间

22喷出管

23、25铁芯

24线圈

30铆钉

31磁铁收容部

33永久磁铁

34Nd₂Fe₁₄B化合物

35粒界

36富含Dy的合金

37中重稀土类元素

50密闭型电动压缩机

51极部

52极间部

具体实施方式

关于本实施方式的密闭型电动压缩机50的整体的结构、动作、功能等，参照图1～图3进行说明。

图1是密闭型电动压缩机的纵向剖视图。密闭型电动压缩机50作为制冷空调装置(例如，空调机、冷藏库、冷冻库、冷蔵·冷冻陈列柜等)或热泵式供热水装置等的制冷循环的结构设备而使用，具备密闭容器1、压缩机构2及电动机7作为主要结构要素。

密闭容器1包括圆筒状的筒部1a和在筒部1a的上下熔敷的盖部1b及底部1c，内部为密闭空间。密闭容器1收纳压缩机构2及电动机7，并在底部1c积存由醚系或酯系制冷机油构成的润滑油8。润滑油8的油面设定为位于副轴承15的上方。

设有将密闭容器1的盖部1b贯通的吸入管11和将密闭容器1的筒部1a贯通的喷出管22。喷出管22位于框架5的正下方，向密闭容器1内的中心方向突出设置。喷出管22的前端从线圈端17的外周面突出到中心侧而开口。

压缩机构2对R32的制冷剂气体进行压缩而喷出到密闭容器1内，且设置在密闭容器1内的上部。压缩机构2具备固定涡盘3、回旋涡盘4、框架5及欧氏环10作为主要结构要素。

固定涡盘3在端板上竖立设置涡卷状的卷板而构成，并螺栓紧固在框架5上。在固定涡盘3的周缘部设有吸入口12，在中央部设有喷出口14。吸入管11与吸入口12连通。喷出口14与密闭容器1内的压缩机构2的上方空间连通。

回旋涡盘4在端板上竖立设置涡卷状的卷板而构成，回旋涡盘4被夹入到固定涡盘3与框架5之间。回旋涡盘4与固定涡盘3啮合而形成压缩室。在回旋涡盘4的固定涡盘相反侧设有装入回旋轴承的凸起部。为了对回旋涡盘4进行偏心驱动而在回旋轴承嵌合有偏心销部6a。

欧氏环10构成回旋涡盘4的自转限制机构，设置在回旋涡盘4与框架5之间，防止回旋涡盘4自转而进行圆轨道运动。

框架5通过焊接而固定于密闭容器1，并对固定涡盘3、欧氏环10及回旋涡盘4进行支承。在框架5的中央设有向下方突出的筒部。在该筒部内设有对轴6进行轴支承的主轴承5a。

在固定涡盘3及框架5的外周部形成有将固定涡盘3的上方空间与框架5的下方空间连通的多个喷出气体通路18a。

电动机7具备转子7a、定子7b、轴6及平衡重16作为主要结构要素。

定子7b的主要结构要素包括：使电流流过而产生旋转磁场的具有多个导体的线圈24；用于高效率地传递旋转磁场的铁芯23。

铁芯23进行热压配合而固定于密闭容器1。在该定子7b的外周的整周形成有多个切口，在该切口与密闭容器1之间形成有喷出气体通路18b。

图2是表示转子的局部剖面的立体图。转子7a具备铁芯25和内置于铁芯25的永久磁铁33作为主要结构要素，将来自定子7b的旋转磁场转换成旋转运动而以轴6为中心旋转。转子7a以可旋转的方式配置在定子7b的铁芯23的中央孔内。

轴6与转子7a的中央孔嵌合而与转子7a进行一体化。轴6的一侧(在图示例中为上侧)从转子7a突出而与压缩机构2卡合，借助压缩机构2的压缩动作而被施加偏心力。在本实施方式中，轴6的两侧从转子7a的两侧突出，在转子7a的两侧由主轴承5a及副轴承15进行轴支承，从而能够稳定地旋转。副轴承15由焊接而固定于密闭容器1的支承构件支承，并浸渍在润滑油8中。

轴6的下端在密闭容器1的底部的积油处9内延伸。在轴6设有将润滑油8向各轴承部及各滑动面供给的贯通孔6b，由下端部的积油处9将润滑油8从贯通孔6b汲取。在压缩机构2通过轴贯通孔而从积油处9汲取的润滑油8向各轴承及压缩机构2的滑动部供给。供给到压缩机构2的滑动部的润滑油8与制冷剂气体一起从固定涡盘3的中央部的喷出口14喷出。

平衡重16包括设置在转子7a的两侧的上平衡重(压缩机构侧平衡重)16a及下平衡重(压缩机构相反侧平衡重)16b，通过多个铆钉30而固定于转子7a。

当电动机7被通电而转子7a旋转时，伴随于此，轴6也旋转，偏心销部6a进行偏心的旋转运动，由此驱动回旋涡盘4回旋，形成在固定涡盘3与回旋涡盘4之间的压缩室边从外周侧向中央部移动边减小。由此，通过与密闭容器1的外部的制冷循环连通的吸入管11及吸入口12而吸入制冷剂气体进行压缩，压缩后的制冷剂气体从固定涡盘3的中央部的喷出口14向密闭容器1内的上部空间喷出。反复进行上述动作。

需要说明的是，定子7b的线圈24以集中绕组方式卷绕。

图3是表示永久磁铁收容部和永久磁铁的个数的图。而且，转子7a具备插入到多个磁铁收容部31内的永久磁铁33，通过下平衡重16b等将磁铁收容部31的下表面闭塞，对永久磁铁33进行保持以免其落下。

插入到各磁铁收容部31内的永久磁铁33由多个构成，且由下平衡重16b支承。这样，通过将永久磁铁33分割成多个，而能得到如下的效果。第一，能够实现永久磁铁单体的成本降低。第二，由于来自定子7b的磁场的影响而在永久磁铁33产生涡流，但通过将永久磁铁33分割而能够减少涡流损。

需要说明的是，插入到磁铁收容部31内的永久磁铁33由1个磁铁构成。

另外，转子7a包括埋入有永久磁铁的极部51和位于极部51之间的极间部52。极间部52的径向的长度X比极部51的径向的长度Y短，由此能够缩减泄漏磁通通过的铁芯的宽度，从而能够减少永久磁铁33的泄漏磁通。

图4是Nd-Fe-B化合物的母相粒内的金属分布图。永久磁铁33以Nd₂Fe₁₄B化合物组成合金为主成分，在磁铁烧结时，将富含Dy的合金36混合，由此，该合金以包围Nd₂Fe₁₄B化合物34的方式向粒界35附近扩散分布。Nd-Fe-B磁铁在结晶粒界面通过反磁区的核而生成的外部磁场的大小成为保磁力。

结晶粒界面的结构会对反磁区的核生成造成强烈影响，界面附近的结晶结构的紊乱会导致磁结构的紊乱，从而助长反磁区的生成。通常认为距结晶界面为5nm左右的深度的磁结构会对反磁区的生成的助长起作用。相对于此，由于Dy或Tb这样的中重稀土类元素37集中分布在粒界35附近，与Dy或Tb等中重稀土类元素37均匀分布的情况相比，能够提高保持力。这里，粒界35附近是指母相粒中的距结晶界面为5nm左右的深度。

因此，通过使粒界35附近的中重稀土类元素37相对于Nd的比例大于比粒界35附近靠内部的中重稀土类元素37的比例，而能够提高保磁力。

而且，母相粒的粒界附近的中重稀土类元素37的量多于比母相粒的粒界附近靠内部的中重稀土类元素37的量。根据这样的结构，在比母相粒的粒界附近靠内部，能够减少对磁力的提高不起作用的中重稀土类元素37的量，从而能够提高永久磁铁33的残留磁通密度。

母相粒的平均粒径为0.5～20μm左右，如上述那样，粒界35附近是指母相粒中的距结晶界面为5nm左右的深度。即，当粒界附近的中重稀土类元素37的量多于比母相粒的粒界附近靠内部的中重稀土类元素37的量，则比母相粒的粒界附近靠内部的中重稀土类元素37较薄地分布。因此，能够较大地提高永久磁铁33的残留磁通密度。而且，能够减少中重稀土类元素37的总量，从而能够抑制永久磁铁33的原价。

需要说明的是，本发明的永久磁铁33的残留磁通密度增大，相应地，在压缩机的制造时，难以将永久磁铁33磁化，因此需要提高对永久磁铁33的磁化电压进行磁化。

图5是表示永久磁铁收容部和永久磁铁的1极量的局部剖视图。将永久磁铁33收纳在磁铁收容部31内。永久磁铁33为长方体，永久磁铁33的磁化方向上的面的面积大于与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向上的面的面积。

当Dy或Tb这样的中重稀土类元素37偏向粒界附近时，由于分散强化而滑动变形受限制，对于力矩的耐受力增强。然而，当Dy或Tb这样的中重稀土类元素37偏向粒界附近时，脆性变差。

永久磁铁33由于磁力产生的力大，因此难以考虑到在磁铁收容部31内移动的情况，但是由于与转子7a的加速或减速相伴的惯性力或离心力施加于永久磁铁33，因此永久磁铁33可能会在磁铁收容部31内移动。因此，即使假设永久磁铁33在磁铁收容部31内移动，也需要将脆性恶化的永久磁铁33与磁铁收容部31发生碰撞而引起粒界破裂的可能性减少。尤其是在与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向上且从极部51向极间部52的方向(以下称为“与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向”)上的面的面积小，因此应力集中而容易引起粒界破裂。

另一方面，为了将永久磁铁33向磁铁收容部31插入而需要间隙。尤其是为了应对永久磁铁33的尺寸误差，需要设置规定的间隙而能够将永久磁铁33向磁铁收容部31插入。

如图5所示，本发明的密闭型电动压缩机中，与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向上的永久磁铁33与磁铁收容部31之间的间隙P比永久磁铁33的磁化方向上的永久磁铁33与磁铁收容部31之间的间隙O窄。

根据这样的结构，通过设置间隙O而在磁铁收容部31内设置规定的空间，从而能够应对永久磁铁33的尺寸误差。而且，由于间隙P比间隙Q窄，因此能防止永久磁铁33沿着与磁化方向垂直的垂直方向移动的情况，从而能够避免应力集中于永久磁铁33的极间侧端部的情况。因此，能够减少在永久磁铁33的极间侧端部引起粒界破裂的可能性。

需要说明的是，永久磁铁33的形状为长方体是指具有面的形状，包括将长方体的角削除的情况。

另外，也可以将磁铁收容部31收容的永久磁铁33沿着与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向分割多个。由于磁铁收容部31沿着与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向收容多个永久磁铁33，而与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向上的永久磁铁33的面积增加，因此能够避免应力集中。

在将多个永久磁铁33收容在磁铁收容部31时，永久磁铁33的尺寸误差需要应对将收容的永久磁铁33的个数相乗而得到的值。因此，使间隙P为间隙O乘以永久磁铁33的个数所得到的值以下。

根据这样的结构，通过设置间隙P及间隙O而在磁铁收容部31内设置规定的空间，从而能够应对永久磁铁33的尺寸误差。而且，通过减少沿着与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向移动的长度，而能够避免应力集中在永久磁铁33的极间侧端部。

需要说明的是，在本实施例中，间隙Q为0.1mm。当间隙Q变大时，相应地，能够形成磁化方向上的永久磁铁33与铁芯25之间的空气层，会导致磁力的下降，因此能够将间隙O形成为规定的长度。

图6是磁铁的温度与减磁开始电流的关系图。作为本发明的效果概念图，表示永久磁铁33的按组成的温度与减磁开始电流值的关系，表示基于制冷剂的种类的温度使用域、压缩机的控制电流的关系。

与使用R410A的情况相比，使用R32的情况下，由于喷出气体温度上升，而密闭容器1内的气氛温度也上升，永久磁铁33的温度也上升。因此，在使用现有磁铁材料的情况下，控制电流超过减磁开始电流，由于残留磁通密度的下降而会导致性能下降。

相对于此，根据本发明，在同一温度下，与现有磁铁材料相比，提高保磁力，能够将减磁开始电流提升为控制电流以上。由此，能够提供一种热耐久性高的压缩机。

另外，由于使Dy或Tb这样的中重稀土类元素37集中而分布在粒子的表面，因此与粒子整体的置换相比，能够抑制Dy或Tb这样的中重稀土类元素37的添加量，相应地，能够增加Nd₂Fe₁₄B化合物的比例，因此能够提高残留磁通密度。

如以上的说明所示，本发明的密闭型压缩机具备对制冷剂进行压缩的压缩机构2和驱动压缩机构2的电动机7，电动机7包括具有线圈的定子7b和具有铁芯25及永久磁铁33的转子7a，永久磁铁33由添加了中重稀土类元素37的Nd-Fe-B化合物构成，制冷剂为R32，Nd-Fe-B化合物的距母相粒的粒界为5nm的每单位体积的中重稀土类元素的量多于距母相粒的粒界比5nm靠内部的每单位体积的中重稀土类元素的量。

另外，本发明的密闭型压缩机中，Nd-Fe-B化合物的距母相粒的粒界35为5nm的中重稀土类元素37的量多于距母相粒的粒界35比5nm靠内部的中重稀土类元素37的量。

本发明的密闭型压缩机中，转子7a具有收容永久磁铁33的磁铁收容部31，永久磁铁33为长方体，永久磁铁33的磁化方向上的面的面积大于与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向上的面的面积，与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向上的永久磁铁33与磁铁收容部31之间的间隙P比永久磁铁33的磁化方向上的永久磁铁33与磁铁收容部31之间的间隙Q窄。

本发明的密闭型压缩机中，磁铁收容部31沿着与永久磁铁33的磁化方向垂直的垂直方向收容多个永久磁铁33。

本发明的密闭型压缩机中，永久磁铁33的极间侧端部中的多个永久磁铁33与磁铁收容部31之间的间隙比永久磁铁33的磁化方向上的永久磁铁33与磁铁收容部31之间的间隙乘以由磁铁收容部31收容的永久磁铁33的个数所得到的值窄。

根据本发明的密闭型压缩机，由于对R32的制冷剂气体进行压缩而喷出温度上升，由于在密闭容器1内流动的喷出的制冷剂气体而设置于转子7a的永久磁铁33被加热且进行高温减磁，针对这样的课题，通过使中重稀土类元素37即Dy偏向Nd-Fe-B化合物的母相粒内的粒界35附近，而能够抑制残留磁通密度的下降并有效地增大保磁力，因此能够高效率地提高耐久性。

Claims (6)

1.一种密闭型电动压缩机，其中，

具备对制冷剂进行压缩的压缩机构部和驱动所述压缩机构部的电动机，

所述电动机包括具有线圈的定子和具有铁芯及永久磁铁的转子，

所述永久磁铁由添加了中重稀土类元素的Nd-Fe-B化合物构成，

所述制冷剂为R32，

所述Nd-Fe-B化合物的距母相粒的粒界为5nm的每单位体积的所述中重稀土类元素的量多于距所述母相粒的粒界比5nm靠内部的每单位体积的所述中重稀土类元素的量。

2.根据权利要求1所述的密闭型电动压缩机，其特征在于，

所述Nd-Fe-B化合物的距母相粒的粒界为5nm的所述中重稀土类元素的量多于距所述母相粒的粒界比5nm靠内部的所述中重稀土类元素的量。

3.根据权利要求2所述的密闭型电动压缩机，其特征在于，

所述母相粒的平均粒径为0.5～20μm。

4.根据权利要求1所述的密闭型电动压缩机，其特征在于，

所述定子的所述线圈以集中绕组方式卷绕。

5.根据权利要求1所述的密闭型电动压缩机，其特征在于，

所述转子具有供永久磁铁埋入的极部和位于所述极部之间的极间部，

所述极间部的径向的长度比所述极部的径向的长度短。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的密闭型电动压缩机，其特征在于，

所述转子具有收容所述永久磁铁的磁铁收容部，

所述磁铁收容部沿着与所述永久磁铁的磁化方向垂直的垂直方向收容多个所述永久磁铁，

所述永久磁铁分别为长方体，

所述永久磁铁的磁化方向上的面的面积大于与所述永久磁铁的磁化方向垂直的垂直方向上的面的面积。