CN107448387A

CN107448387A - 压缩机

Info

Publication number: CN107448387A
Application number: CN201710068947.XA
Authority: CN
Inventors: 村上晃启; 若菜龙也; 后藤真由美
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2017-12-08
Anticipated expiration: 2037-02-08
Also published as: CN107448387B; JP2017216806A; JP6383381B2

Abstract

本发明提供一种确保磁化量的同时，降低马达叠层厚度，而且高性能且低成本的压缩机。该压缩机的特征在于，具备：压缩制冷剂的压缩机构部(2)；以及驱动压缩机构部(2)的电动机(8)，电动机(8)的转子(8a)具有永磁铁(23)，电动机(8)的定子(8b)以集中卷绕的方式设有线圈(26)，转子(8a)的磁中心(8ac)相对于定子(8b)的磁中心(8bc)的偏移量即磁体中心(MgC)处于定子(8b)的叠层厚度(H)的－2.5％至2.5％的范围。

Description

压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机。

背景技术

压缩机具备压缩制冷剂气体(工作介质)的压缩机构和驱动压缩机构的电动机。电动机通过对配置于定子的绕组线圈流通电流而产生磁场，旋转驱动转子。就在转子使用永磁铁的电动机而言，需要进行用于将永磁铁磁化为预定的磁性的充磁。

作为对转子的永磁铁进行磁化的方法，已知有外部磁化方式和绕组磁化方式，外部磁化方式为使用磁化装置，在进行转子的永磁铁的磁化后，装入转子而组装电动机，绕组磁化方式为在组装电动机后，通过电源装置对定子的绕组线圈通电而进行转子的永磁铁的充磁。

在专利文献1(日本特开2004－112861号公报)中记载了以下结构，即，在使用绕组磁化方式的情况下，在将线圈以集中卷绕状态设置于定子的电动机中，通过绝缘件的形状来改善充磁性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－112861号公报

然而，专利文献1虽然通过绝缘件的形状改善充磁性，但是，在组装压缩机时，特别是在马达叠层厚度小的情况下，磁铁的位置和由定子引起的磁场在轴向上产生偏差，因此磁化量降低。

另外，在使用外部磁化方式的情况下，磁化后的转子相对于定子容易倾斜，而且在马达叠层厚度小的情况下，倾斜对泵部的影响变大，存在压缩效率降低的课题。

发明内容

因此，本发明的课题在于提供一种确保磁化量的同时，降低马达叠层厚度，而且高性能且低成本的压缩机。

为了解决这样的课题，本发明的压缩机的特征在于，具备：压缩制冷剂的压缩机构部；以及驱动上述压缩机构部的电动机，上述电动机的转子具有永磁铁，上述电动机的定子以集中卷绕的方式设有线圈，上述转子的磁中心相对于上述定子的磁中心的偏移量即磁体中心处于上述定子的叠层厚度的－2.5％至2.5％的范围。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种确保磁化量的同时，降低马达叠层厚度，而且高性能且低成本的密闭型电动压缩机。

附图说明

图1是本实施方式的压缩机的纵剖视图。

图2是本实施方式的压缩机的电动机中的转子及配重的局部剖切立体图。

图3是构成本实施方式的压缩机的永磁铁的Nd－Fe－B化合物的母相粒内的金属分布图。

图4是本实施方式的压缩机的局部放大纵剖视图。

图5是表示磁体中心的叠层厚度比与转子的下拉力的关系的图表。

图6是表示磁体中心的叠层厚度比与基于绕组磁化方式的磁化量的关系的图表。

符号说明

50—密闭型电动压缩机(压缩机)，1—密闭容器，2—压缩机构(压缩机构部)，3—固定涡旋盘，4—旋转涡旋盘，4a—旋转轴承，5—欧式环，6—框架，6a—主轴承，6b—凸部(抵接部)，7—轴，7a—偏心销部，7b—凸缘部，7c—贯通孔，8—电动机，8a—转子，8ac—磁中心(叠层厚度方向的中心)，8b—定子，8bc—磁中心(叠层厚度方向的中心)，9—配重，9a—上配重，9b—下配重，10—副轴承，11—吸入管，12—吸入口，13—排出口，14a—排气通路，14b—排气通路，15—排出管，16—润滑油，17—贮油槽，21—铁芯，22—磁铁收纳部，23—永磁铁，24—铆钉，25—铁芯，26—线圈，31—结晶粒子，32—晶界，33—合金，34—中重稀土类元素，MgC—磁体中心，H—定子的叠层厚度，W—定子的外径，F1—旋转体的自重引起的下拉力，F2—磁吸引力，F3—下拉力与磁吸引力的和。

具体实施方式

以下，一边适当参照附图，一边对用于实施本发明的方式(以下，称为“实施方式”)详细地进行说明。此外，在各图中，对共通的部分添加相同的符号而省略重复的说明。

＜密闭型电动压缩机＞

使用图1，对本实施方式的密闭型电动压缩机(压缩机)50的结构进行说明。图1是本实施方式的压缩机50的纵剖视图。另外，本实施方式的压缩机50被用作制冷空调装置(例如，空调机、冰箱、冷库、冷藏冷冻陈列柜等)、热泵式供给热水装置等的冷冻循环的构成设备。

如图1所示，密闭型电动压缩机50的主要构成单元包括密闭容器1、压缩机构2、电动机8。

密闭容器1具有圆筒状的筒部1a和熔敷于筒部1a的上下的盖部1b及底部1c，且将内部设置成密闭空间(上部空间1d、中央空间1e、下部空间1f)。密闭容器1收纳压缩机构2和电动机8，且在底部1c的贮油槽17中贮存醚类化合物、酯类系化合物等润滑油16。此外，润滑油16的油面设定为位于副轴承10的上方。

密闭容器1中设有贯通盖部1b的吸入管11和贯通筒部1a的排出管15。排出管15位于压缩机构2(后述的框架6)的正下，并朝向密闭容器1内的中心方向突出。

压缩机构2用于将制冷剂气体压缩并向密闭容器1内排出，且配置于密闭容器1内的上部。压缩机构2的主要构成单元包括固定涡旋盘3、旋转涡旋盘4、欧式环5以及框架6。

固定涡旋盘3在端板上具有漩涡状的齿，且螺栓紧固于框架6上。在固定涡旋盘3的周缘部设有吸入口12，在中央部设有排出口13。吸入口12与吸入管11连通。排出口13与密闭容器1内的压缩机构2的上方的上部空间1d连通。

旋转涡旋盘4在端板上具有漩涡状的面模。旋转涡旋盘4夹在固定涡旋盘3与框架6之间。旋转涡旋盘4的面模和固定涡旋盘3的面模啮合而形成压缩室。旋转涡旋盘4的固定涡旋盘的相反侧设有装入旋转轴承4a的凸起部。在该旋转轴承4a嵌入有使旋转涡旋盘4偏心驱动的偏心销部7a。

欧式环5构成旋转涡旋盘4的自转限制机构。欧式环5设置于旋转涡旋盘4与框架6之间，防止公转的旋转涡旋盘4进行自转，使其进行圆轨道运动。

框架6通过焊接而固定于密闭容器1。该框架6支撑固定涡旋盘3、欧式环5以及旋转涡旋盘4。在框架6的中央设有向下方突出的筒部。在该筒部内设有轴支撑轴7的主轴承6a。另外，在框架6的筒部的上端侧，沿着开口的缘形成有凸部6b。

另外，在固定涡旋盘3及框架6的外周部形成有将固定涡旋盘3的上方的上部空间1d和框架6的下方的中央空间1e连通的多个排气通路14a。

电动机8的主要构成单元包括转子8a、定子8b、轴7以及配重9。

转子8a的主要构成单元包括铁芯21和永磁铁23(参照后述的图2)。转子8a的详情使用图2稍后进行叙述。

配重9包括设置于转子8a的一侧(在图1中为上侧)的上配重(压缩机构侧配重)9a和设置于转子8a的另一侧(在图1中为下侧)的下配重(压缩机构相反侧配重)9b，且通过多个铆钉24而固定于转子8a。

定子8b的主要构成单元包括线圈26和铁芯25，该线圈26具有通过使电流流动而产生旋转磁场的多个导体，该铁芯25用于效率良好地传递旋转磁场。此外，在本实施方式的压缩机50中，定子8b的线圈26以集中卷绕方式卷绕。铁芯25通过热嵌、焊接等固定于密闭容器1。

另外，在定子8b的外周部横贯全周地形成多个缺口，在该缺口与密闭容器1之间形成有多个排气通路14b。排气通路14b连通电动机8的上方的中央空间1e和电动机8的下方的下部空间1f。

轴7嵌合于转子8a的中央孔而与转子8a一体化。轴7的一侧(在图1中为上侧)比转子8a突出，并卡合于压缩机构2，通过压缩机构2的压缩动作而施加偏心力。即，设于轴7的一侧的偏心销部7a插入于压缩机构2具备的旋转涡旋盘4的凸起部所装入的旋转轴承4a。

另外，轴7的两侧比转子8a的两侧突出，轴7的一侧(在图1中为上侧)被主轴承6a轴支撑，轴7的另一侧(在图1中为下侧)被副轴承10轴支撑，从而轴7能够稳定地旋转。副轴承10被焊接地固定于密闭容器1的支撑部件支撑，而且浸泡于润滑油16中。另外，轴7在轴7的一侧(在图1中为上侧)具有凸缘部7b。通过轴7的凸缘部7b和框架6的凸部6b，形成有在轴7的滑行方向进行支撑的滑行轴承。

轴7的下端延伸至密闭容器1的底部的贮油槽17内。在轴7设有向各轴承部及各滑动面供给润滑油16的贯通孔7c，从下端部的贮油槽17通过贯通孔7c而抽取润滑油16。从贮油槽17通过轴7的贯通孔7c而抽到压缩机构2的润滑油16供给至各轴承及压缩机构2的滑动部。供给至压缩机构2的滑动部的润滑油16与制冷剂气体一同从固定涡旋盘3的中央部的排出口13排出。从排出口13所排出的润滑油16通过上部空间1d、排气通路14a、中央空间1e、排气通路14b、下部空间1f后，返回到贮油槽17。

在如上这样的压缩机50中，当对电动机8通电而转子8a旋转时，轴7旋转。由此，偏心销部7a进行偏心的旋转运动，旋转涡旋盘4旋转。在固定涡旋盘3与旋转涡旋盘4之间形成的压缩室从外周侧向中央部一边移动，一边变小。经由吸入管11及吸入口12所吸入的制冷剂气体在压缩室被压缩。压缩后的制冷剂气体从固定涡旋盘3的中央部的排出口13排出至密闭容器1内的上部空间1d(排出压空间)，并经由排气通路14a、中央空间1e、排出管15而排出至密闭容器1外。

＜转子＞

接下来，使用图2，再对本实施方式的压缩机50的电动机8的转子8a的构造进行说明。图2是本实施方式的压缩机50的电动机8中的转子8a及配重9的局部剖切立体图。此外，在图2中，将上配重9a和转子8a的一部分剖开进行表示。

如图2所示，转子8a的主要构成单元包括铁芯21和在形成于铁芯21的磁铁收纳部22所插入的永磁铁23。转子8a将来自于定子8b(参照图1)的旋转磁场变换成旋转运动而以轴7(参照图1)为中心进行旋转。转子8a能够旋转地配置于定子8b(参照图1)的铁芯25(参照图1)的中央孔。

转子8a具备插入在多个磁铁收纳部22的永磁铁23。永磁铁23形成为薄的长方体。转子8a的下面被下配重9b等堵塞。同样，转子8a的上面被上配重9a等堵塞。由此，永磁铁23保持为不从磁铁收纳部22的下面及上面脱出。另外，本实施方式中的磁化后的永磁铁23因为磁力大，所以难以想象在磁铁收纳部22移动。

＜永磁铁：Nd－Fe－B化合物＞

接下来，使用图3，再对在本实施方式的压缩机50的转子8a所配备的永磁铁23进行说明。图3是构成本实施方式的压缩机50的永磁铁23的Nd－Fe－B化合物的母相粒内的金属分布图。

本实施方式中的永磁铁23以由Nd₂Fe₁₄B的结构式表示的合金为主成分。而且，具体而言，如图3所示，永磁铁23为以包围由Nd₂Fe₁₄B合金构成的结晶粒子31的方式分布有后述的中重稀土类元素34的物质。换言之，构成永磁铁23的Nd－Fe－B化合物是在由Nd₂Fe₁₄B合金构成的结晶粒子31的晶界32附近扩散分布中重稀土类元素34而成的。

作为中重稀土类元素34，例如，能够列举Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Eu、Y、Sc等。其中，优选Tb及Dy。这样的Nd－Fe－B化合物通过在磁铁烧结时混合富含中重稀土类元素34的合金33而得到。

作为合金33，例如，能够列举Tb－Fe、Dy－Al、Tb₄O₇、Dy₂O₃，但不限定于此。

在由Nd－Fe－B化合物构成的永磁铁23中，在晶界32的表面，由反向磁区的核发生的外部磁场的大小为矫顽力。反向磁区的成核强烈地影响晶界32的表面的构造，晶界32附近的结晶构造的紊乱导致磁性的构造的紊乱，促进了反向磁区的生成。认为从结晶界面到5nm左右的深度的磁性的构造有利于反向磁区的生成。

如上所述，在本实施方式中，在晶界32附近集中地分布有中重稀土类元素34。由此，相比中重稀土类元素34在Nd₂Fe₁₄B合金中均匀地分布的磁体，本实施方式的永磁铁23能够提高保持力。在此，晶界32附近是指母相粒中的从结晶界面(晶界32)到5nm左右的深度的母相粒的表层。

因此，相比比晶界32附近靠内侧的母相粒中的中重稀土类元素34相对于Nd的比例，通过增大晶界32附近的中重稀土类元素34相对于作为Nd－Fe－B化合物的构成成分的Nd的比例，能够提高永磁铁23的矫顽力。

另外，在本实施方式的Nd－Fe－B化合物中，母相粒的平均粒径为0.5～20μm左右，因此，若使中重稀土类元素34的量较多地集中在从结晶界面到5nm左右的深度的晶界32附近，则能够大幅提高永磁铁23的剩余磁通密度。另外，根据本实施方式的Nd－Fe－B化合物，能够减小中重稀土类元素34的总量，能够抑制永磁铁23的成本。此外，本实施方式中的永磁铁23能够将中重稀土类元素34的含有率设置为1～3质量％以下。

＜磁体中心＞

使用图4，对本实施方式的压缩机50的结构进一步说明。图4是本实施方式的压缩机50的局部放大纵剖视图。

在此，如图4所示，磁体中心MgC定义为铁芯21、25的叠层厚度方向(换言之，轴7、转子8a、定子8b的轴向)上的、转子8a的磁中心8ac相对于定子8b的磁中心8bc的偏移量。此外，也可以定义为，转子8a的叠层厚度方向的中心8ac相对于定子8b的叠层厚度方向的中心8bc的偏移量。另外，也可以定义为，转子8a的层叠有多个的铁芯21的叠层厚度方向的中心8ac相对于定子8b的层叠有多个的铁芯25的叠层厚度方向的中心8bc的偏移量。另外，也可以定义为，转子8a的永磁铁23的轴向(轴7的轴向)的中心8ac相对于定子8b的层叠有多个的铁芯25的叠层厚度方向的中心8bc的偏移量。

另外，相对于定子8b的中心8bc，将转子8a的中心8ac向图4的上侧(压缩机构2(参照图1)侧)偏移设为磁体中心MgC的正(+)的值。另外，也可以将向与转子8a的自重引起的下拉力方向相反的方向(在图4中为上侧)偏移定义为磁体中心MgC的正(+)的值。

在此，轴7被主轴承6a及副轴承10限制径向的活动。另一方面，在推力方向上，通过利用轴7的凸缘部7b的下表面和设于框架6的上表面的凸部6b抵接而形成的止推轴承，限制向下侧的活动，但是，在向上侧的运动中存在游隙。因此，存在当轴7在上下方向(轴向)上振动时，产生噪音(碰撞音)的问题。

如图4所示，在压缩机50中，相对于定子8b，转子8a的磁体中心MgC向正侧偏移，因此对轴7产生向下的磁吸引力F。通过该磁吸引力F，轴7的凸缘部7b被向下按压至框架6的凸部6b，能够防止轴7的轴向的振动引起的杂音。

在此，磁体中心MgC通常将轴7固定于框架6而使压缩机50的轴向的变动稳定，因此需要使磁体中心MgC变大。但是，特别是在定子8b的叠层厚度H和定子8b的外径W的比(H/W)为25％以下的情况下，绕组磁化时，转子8a内的永磁铁23的位置和由定子8b产生的磁场在轴向上的偏移相对变大，因此磁化量降低。

图5是表示磁体中心MgC的叠层厚度比与转子的下拉力的关系的图表。此外，横轴为磁体中心MgC相对于定子8b的叠层厚度H的叠层厚度比(MgC/H)。另外，纵轴为转子(旋转体)的下拉力，F1为与转子8a一同旋转的转子(旋转体)的自重(轴7、转子8a、配重9的重量的总和)引起的下拉力，F2为磁体中心MgC引起的磁吸引力F2，F3为转子的自重引起的下拉力F1与磁吸引力F2的和。

如图5所示，在磁体中心MgC相对于叠层厚度H的叠层厚度比的绝对值小的区域，磁吸引力F2的绝对值也变小，特别是在磁体中心MgC相对于叠层厚度H的比为±2.5％的区域A，磁吸引力F2的增减的倾斜度变大。该情况下，难以将轴7固定于框架6来稳定压缩机50的变动，容易产生杂音等。

在本实施方式的压缩机50的电动机8中，使转子的自重引起的下拉力F1比磁体中心MgC引起的磁吸引力F2大。

换言之，使与转子8a一同旋转的旋转体的自重引起的下拉力F1比磁体中心MgC的叠层厚度比(MgC/H)在区域A中的磁体中心MgC引起的磁吸引力F2的最小值(MgC/H＝－2.5％时的值)的绝对值大。换言之，与转子8a一同旋转的旋转体的自重引起的下拉力F1与磁体中心MgC引起的磁吸引力F2的和即下拉力F3(＝F1+F2)，在磁体中心MgC在区域A(－2.5％≤MgC≤2.5％)中时为F3＞0。

通过这样的结构，即使在增减的倾斜度急剧的区域A中，也能够确保稳定的转子8a的下拉力F3(＝F1+F2)，能够使压缩机50的轴向的变动稳定化。

图6是表示磁体中心MgC的叠层厚度比与基于绕组磁化方式的磁化量的关系的图表。此外，横轴为磁体中心MgC相对于定子8b的叠层厚度H的叠层厚度比(MgC/H)。另外，纵轴表示将磁体中心MgC不存在偏移的情况下的磁化量设为100％时的磁化量。

如图6所示，在磁体中心为±2.5％的区域中，能够确保99.8％以上的磁化量。

＜密闭型电动压缩机的制造方法＞

接下来，对本实施方式的密闭型电动压缩机50的制造方法进行说明。该制造方法的主要特征在于，使用绕组磁化方式来对转子8a的永磁铁23(参照图2)进行磁化。

在本实施方式的密闭型电动压缩机50的制造方法中，以相对于固定在密闭容器1(图1参照)的定子8b形成预定的气隙的方式配置转子8a。然后，压缩机构2的框架6的外周部与密闭容器1焊接而固定。然后，对定子8b的线圈26瞬间地流通大电流，从而使磁场产生，对转子8a内的永磁铁23进行磁化。

《变形例》

此外，本实施方式的压缩机50不限定于上述实施方式的结构，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行各种变形。

本实施方式的压缩机50作为涡旋盘型压缩机进行了说明，但不限于此。例如，本发明也能够应用于旋转型、摆动型、往复型等其它压缩机。

本实施方式的压缩机50说明了在密闭容器1的内部将压缩机构2配置于上侧，将电动机8配置于下侧的情况，但不限于此。例如，也可以为压缩机构2配置于下侧而电动机8配置于上侧的结构。

Claims

1.一种压缩机，其特征在于，具备：

压缩制冷剂的压缩机构部；以及

驱动上述压缩机构部的电动机，

上述电动机的转子具有永磁铁，

上述电动机的定子以集中卷绕的方式设有线圈，

上述转子的磁中心相对于上述定子的磁中心的偏移量即磁体中心处于上述定子的叠层厚度的－2.5％至2.5％的范围。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，

上述定子的叠层厚度与上述定子的外径之比为25％以下。

3.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，

与上述转子一同旋转的旋转体的自重引起的下拉力，大于磁体中心引起的磁吸引力。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的压缩机，其特征在于，

上述永磁铁以磁化绕组方式被磁化。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的压缩机，其特征在于，

具备将上述转子的旋转力传递至上述压缩机构部的轴，

上述轴具有凸缘部，

由上述凸缘部的下表面和上述压缩机构部的抵接部形成止推轴承。