CN1365430A - 一种圆顶状高压压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种能够具有稳定性能的圆顶状高压压缩机(1),包括一压缩部件(3)和直流马达(5)。直流马达设置有稀土磁铁(5)并可驱动位于外壳(2)内的压缩部件(3)。马达位于由废气加热和加压的高压部分(6),其转子上的稀土－铁－硼基永久磁铁的自然矫顽力为1.7MA/m－1或更高,可提供1.9千瓦或更高的额定功率,其中变换器(10)控制提供给马达(5)的电流使马达(5)的温度保持或低于预定的温度,使马达(5)的定子中产生的相对磁场保持或低于预定的磁场强度。由此,由于马达的稀土永磁铁不被加热到高温和未暴露在强相对磁场中,磁铁不容易被退磁,因此马达(5)以及圆顶状高压压缩机(1)的性能能够稳定。

Description

一种圆顶状高压压缩机
技术领域
本发明涉及包括使用稀土永磁铁的马达的圆顶状高压压缩机。
背景技术
用于制冷机的普通压缩机包括圆顶状高压压缩机。圆顶状高压压缩机包括壳体内的压缩部件和驱动压缩部件的马达。这种圆顶状高压压缩机的马达设置在充满从压缩部件排出的气体的高压区。马达是变换器控制下驱动的直流马达。马达转子的永久磁铁是具有强大矫顽力的铁素体磁铁。
然而，由于铁素体磁铁的磁力较小。故要求大体积的永久磁铁以便增加马达的输出功率。因此，转子的体积增加，带来马达的体积增大。由此为了提高压缩机的输出量带来了因马达体积增大造成压缩机的体积增大的问题。
因而，近来提出了一种圆顶状高压压缩机，通过使用具有很大磁力的稀土磁铁作为马达转子的永久磁铁，即使输出量很高其尺寸都可以减小。
但是，对于圆顶状高压压缩机，稀土磁铁会由于马达产生的热量或来自制冷剂的压缩热而退磁。因此温升造成马达转子的稀土磁铁的退磁使马达的性能下降。另外在某些限制条件被超过后，会发生不可逆转的退磁和磁力损失，造成马达的功能下降。此外，稀土磁铁甚至在进入相对磁场时也会退磁。因此，当流入马达的电流增加时转子的稀土磁铁会被马达的定子中产生的相对磁场退磁，因而使马达的性能下降。因此，造成了稀土磁铁不能用在高输出功率的大尺寸圆顶状高压压缩机的问题。更具体地讲，带有稀土磁铁的马达不能用在圆顶状高压压缩机上，这种压缩机使用R32作为制冷剂并设有额定输出为1.9千瓦或更高的马达。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种高输出的小尺寸圆顶状高压压缩机，这种压缩机具有稳定的性能，不会造成稀土磁铁不可逆转的退磁，即使稀土永久磁铁用于马达。
本发明的另一目的是提供一种高输出的小尺寸圆顶状高压压缩机，这种压缩机具有稳定的性能，不会造成稀土磁铁不可逆转的退磁，即使用于R32作为制冷剂的制冷机。这种制冷剂在受到压缩时会产生高温。
为了实现上述目的，提出了一种圆顶状高压压缩机，其包括壳体内的压缩部件和驱动压缩部件的马达。马达设置在充满从压缩部件排出的气体的高压区。其特征在于：
马达具有1.9千瓦或更高的额定功率；和
马达的转子包括矫顽力为1.7MA/m-1或更大的稀土-铁-硼磁铁。
在上述圆顶状高压压缩机，因为马达转子的稀土-铁-硼磁铁的矫顽力为1.7MA/m-1或更大，永久磁铁不容易退磁，在圆顶状高压压缩机上不会发生不可逆的退磁，只是产生较高的温度。另外，永久磁铁不容易退磁，在额定功率为1.9千瓦或更高的马达和在马达的定子产生的较强相对磁场中不会发生不可逆的退磁。因此使用稀土-铁-硼磁铁的马达具有高输出和小尺寸以及比传统的使用铁素体永久磁铁的马达更加稳定的性能。因此，配置了这种马达的圆顶状高压压缩机具有高输出和小尺寸，圆顶状高压压缩机的性能保持稳定。
在一个实施例中，圆顶状高压压缩机还包括：
检测马达温度的温度传感器；和
第一控制装置，可在接受到来自温度传感器的信号后，控制提供给马达的电流使马达的温度等于或小于预定的温度。
在上述圆顶状高压压缩机，传感器检测带有稀土-铁-硼永久磁铁的马达的温度并传送该温度给第一控制装置。当马达的3温度高于预定的温度时，该第一控制装置减少提供给马达的电流和马达的转数。接下来马达产生的热量减少，马达的温度降低。结果是，设置在马达上的稀土-铁-硼永久磁铁的退磁得到避免。
在一个实施例中，所述圆顶状高压压缩机还包括：
检测流入马达电流的电流检测装置；
第二控制装置，可接受来自所述电流监测装置的信号并控制提供给马达的电流，使马达产生的相对磁场等于或小于预定的强度。
在上述圆顶状高压压缩机，电流监测装置监测提供给设有稀土-铁-硼磁铁的马达的电流值，并传送该值到第二控制装置。第二控制装置根据提供给马达的电流值计算马达中产生的相对磁场的强度。当该相对磁场的强度大于预定值，第二控制装置减少提供给马达的电流，使马达中的相对磁场的强度减弱。因此，设置在马达上的稀土-铁-硼磁铁的退磁得到防止。
在一个实施例中，用于排放来自壳体的排出气体的排放管设置在马达相对压缩部件的侧面。
在上述圆顶状高压压缩机，由于压缩部件置于马达的一侧而排放管置于另一侧，被压缩部件压缩的排放气体通过置于充满排放气体的高压区的马达，然后从排放管排出到壳体的外面。因此，马达通过排放气体来冷却，设置在马达上的稀土-铁-硼永久磁铁的退磁就得到避免。
在一个实施例，当从压缩部件排放的气体经过曲柄轴内的通道，排放到位于马达相对压缩部件的侧面的高压区，排放管与压缩部件和马达之间的高压区连通。
在上述圆顶状高压压缩机，当从压缩部件排放的气体经过曲柄轴内的通道，排放到位于马达相对压缩部件的侧面的高压区时，排放的气体通过马达并经排放管排除到壳体的外面。因此，设置在马达上的稀土-铁-硼永久磁铁的退磁就得到避免。
在一个实施例中，马达转子的永久磁铁有铝涂层。
在上述圆顶状高压压缩机，因为马达转子的永久磁铁有铝涂层，永久磁铁即使处于圆顶状高压压缩机的具有相对高温的高压区都不会生锈。由于制冷剂气体不会流经永久磁铁，制冷剂造成的损坏也可以避免。另外，当圆顶状高压压缩机用于采用R32作为制冷剂的制冷机时，由于铝涂层，永久磁铁不会被R32侵蚀。这样，马达的性能得到保证，圆顶状高压压缩机的性能得到稳定。
在一个实施例中，制冷机包括本发明的圆顶状高压压缩机和采用R32作为制冷剂。
在上述制冷机，即使在圆顶状高压压缩机受到压缩并产生高温的R32用作制冷剂，圆顶状高压压缩机的马达上的稀土-铁-硼永久磁铁因为这种圆顶状高压压缩机不会退磁。因此，马达具有小尺寸和高输出以及稳定的性能。而且设置了圆顶状高压压缩机的制冷机的性能保持稳定。
附图说明
图1是显示根据本发明一个实施例的圆顶状高压压缩机示意图；
图2是图1所示的圆顶状高压压缩机的壳体内部的详细剖视图；
图3是显示设置在图2所示的圆顶状高压压缩机的马达转子的透视图；
图4是显示根据本发明另一个实施例的圆顶状高压压缩机剖视图；
图5显示了包括图1所示的圆顶状高压压缩机的制冷机。
本发明最好的实施方式
下面将结合附图中显示的实施例对本发明进行详细的介绍。
图1是显示根据本发明的圆顶状高压压缩机的示意图。圆顶状高压压缩机1设置了压缩部件3和直流马达5。直流马达5通过壳体2内的曲柄轴4驱动压缩部件3。该马达5设置在充满受到压缩部件压缩的排放气体的高压区6。
圆顶状高压压缩机1还设有与压缩部件3连通的吸气管7，和与高压区连通的排放管8。如图5所示，圆顶状高压压缩机1相继连接到四通开关阀31、室外热交换器32，膨胀机构33和室内热交换器34以构成根据本发明的制冷机36。制冷装置36采用R32作制冷剂。
另外，圆顶状高压压缩机1设有变换器10作为第一和第二控制装置来控制提供给马达5的电流。变换器10由变换器单元12和控制单元13组成。变换器单元12根据控制单元13的指令将交流电源17输入的电能变换到直流电能，并转换成具有预定频率下的预定工作系数的信号然后输出信号。控制单元13接受来自检测排放管8温度的温度传感器15的输出并控制变换器单元12的输出电流。
图2显示圆顶状高压压缩机1的壳体内部的详细剖视图。与图1所示部分有相同功能的部分采用相同的标号。圆顶状高压压缩机设有作为压缩部件的螺旋体3和通过曲柄轴4驱动该螺旋体3的马达5。马达5设置在充满被螺旋体3压缩的排放气体的高压区。
螺旋体3由固定的螺旋3a和转动的螺旋3b组成。转动的螺旋3b以不与曲柄轴4同轴的方式连接到曲柄轴4。引导螺旋体3中压缩的排放气体从螺旋体3流到马达5的通道21设置在曲柄轴4之中。
马达5由固定到曲柄轴4的圆柱形转子5a和设置在转子5a的圆周表面附近的定子5b组成。如图3所示，转子设有四块板状稀土-铁-硼永久磁铁25，25，25，25，围绕曲柄轴插入的轴孔24相互间隔90度。所述稀土-铁-硼永久磁铁25具有的矫顽力为1.7MA/m-1或更高。带有稀土-铁-硼永久磁铁25的马达尺寸小，比具有铁素体磁铁的普通马达的输出高，其额定功率为1.9千瓦或更高。应当注意到稀土-铁-硼永久磁铁25的表面有铝涂层。
如图2所示，与螺旋体3连通并引导来自蒸发器的制冷剂的吸气管7设置在壳体2的顶部。与高压区6连通并将排出气体排放到冷凝器的排放管8设置在壳体2的左侧。另外，供应来自图1的变换器的驱动电流到马达5的端子位于壳体2的右侧。
在根据本发明的圆顶状高压压缩机中，图1显示的变换器10提供预定的电流到马达5，马达5带动曲柄轴4旋转。然后，连接到曲柄轴4的转动的螺旋3b以不与曲柄轴4同轴的方式旋转，螺旋体3进行压缩操作。即，由R32构成的并经过吸气管7从蒸发器引导到螺旋体3的制冷剂气体在螺旋体3中受到压缩并通过曲柄轴4中的通道21排放到马达5下面。如图所示，排放到马达5下面的排放气体从位于壳体2的左侧马达5和螺旋体3之间的排放管8排放到冷凝器。这时，如箭头A所示，排放的气体通过马达5和壳体2之间及马达5的转子5a和定子5b之间。接下来，马达5被排放气体冷却。因此，由于设在马达5的转子5a上的稀土-铁-硼永久磁铁25，25，25，25没有非常的高温，磁铁不容易退磁。马达5的性能能够保持，圆顶状高压压缩机1的性能能够稳定。
当圆顶状高压压缩机1连续长时间地工作，马达5被加热的温度可能等于或高于预定的温度。在这情况下，设置在图1所示的排放管8的温度传感器15通过检测排放气体的温升并发送给变换器10的控制单元13信号来检测马达5的温升。接收来自温度传感器15信号的控制单元13进行减低控制来减少变换器单元12的输出电流，因而减少马达5的转数。然后，当马达5产生的热量减少和温度传感器15检测到的温度低于预定的温度时，控制单元13恢复变换器12的输出到正常值。因此，通过控制提供给马达5的电流，马达5产生的热量减少，使马达5的温度不超过预定的温度，预定温度是从稀土-铁-硼永久磁铁25的相对温度的退磁特性得来的。结果是，由于稀土-铁-硼永久磁铁25不容易退磁，和不会在温度范围内造成不可逆转的退磁，马达5的性能能够稳定。因此设置该马达5的圆顶状高压压缩机1的性能能够稳定。
还有，由于圆顶状高压压缩机1设置在采用R32作为制冷剂的制冷机36，由R32构成的排放气体在螺旋体3受到压缩并充满高压区6，其温度比用含氯氟烃(CFC)或类似物质作为普通制冷剂的情况下的温度要高。然而，由于马达5的温度是由变换器10控制，不会超过圆顶状高压压缩机1中的预定温度，马达的稀土-铁-硼永久磁铁25不容易退磁。因此，马达5的性能能够稳定，并导致圆顶状高压压缩机1的性能稳定。
另外，充满由制冷剂R32构成的排放气体的高压区6具有高温另外还有少量的水分。然而，由于稀土-铁-硼永久磁铁25的表面有铝涂层，永久磁铁不容易受到R32的侵蚀和难以生锈。因此马达5的性能能够稳定。
还有，由于变换器10的控制单元13的控制，等于或大于预定强度的相对磁场不会在马达5的定子5b中产生，其中预定强度是从稀土-铁-硼永久磁铁25的相对磁场的退磁特性得到的。即，控制单元13接收变换器单元12提供给马达5的电流值，计算马达5的定子5b的该电流值将产生的相对磁场的强度。如果提供给马达5的电流超过预定的数量，定子5b的相对磁场超过预定的强度，控制单元13就控制从变换器单元12输出的电流，将马达5的定子5b的相对磁场减少到预定的强度。因此，由于通过对变换器10进行控制，马达的定子5b的相对磁场没有超过预定的强度，避免了马达5的永久磁铁的退磁。该马达5的性能能够稳定和没有不可逆的退磁发生。因此设有该马达的圆顶状高压压缩机1的性能能够稳定。
因此，由于圆顶状高压压缩机1可以有稳定的性能，即使在制冷剂R32受到压缩的情况下，包括圆顶状高压压缩机1和使用R32制冷剂的制冷机36可以得到稳定的冷冻性能。
图4是显示根据本发明另一个实施例的圆顶状高压压缩机的剖视图。凡部件具有与图2所示的圆顶状高压压缩机的部件相同功能的采用相同的标记。圆顶状高压压缩机1是大侧摆型螺旋压缩机(long-sideways type scroll compressor)，其主轴置于水平方向，被用作使用制冷剂R32的制冷机的压缩机。圆顶状高压压缩机1包括螺旋单元3，驱动螺旋单元3的曲柄轴4，和转动曲柄轴4的马达5。马达5设置在充满在螺旋单元3压缩的排放气体的高压区5。
另外，圆顶状高压压缩机1包括图1所示的同一变换器(未示出)。该变换器是由变换器单元和控制单元组成。控制单元连接到设置在排放管8的温度传感器(未示出)对变换器单元输出的电流进行控制。在另一方面，变换器单元根据控制单元的指令改变来自交流电源(未示出)的电流，将电流提供给马达5。
马达5的定子5a设置了稀土-铁-硼永久磁铁25(未示出)。该永久磁铁的矫顽力为1.7MA/m-1或更大。稀土-铁-硼永久磁铁25有铝涂层以免在相对潮湿的高压区6生锈和不被R32侵蚀。其中高压区还充满排放的气体和带有高温。马达的额定输出功率是1.9千瓦或更高。
从蒸发器流经设置在壳体2左侧的吸气管7的制冷剂R32导入螺旋压缩体3并受到压缩，然后排放到马达所在的高压区6。该排放气体在马达5和壳体2之间以及马达5的定子5b和转子5a之间通过，如箭头B所示，流到壳体2中的右侧，经排放管8排出到冷凝器。这时，由于马达5被排放气体冷却，设置在马达5的稀土-铁-硼永久磁铁25不容易退磁。
另外，设置在圆顶状高压压缩机1的变换器(未示出)接收来自温度传感器的信号，评估马达5的温度和控制提供给马达的电流，使马达5的温度不会等于或高于预定的温度。因此在此圆顶状高压压缩机1，设置在马达5上的稀土-铁-硼永久磁铁25不容易退磁，因此马达5的性能能够稳定，即使在获得高温成为排放气体的R32被用作制冷剂的情况下。
另外变换器接收来自设置在变换器单元的电流传感器的输出，根据这个输出值计算马达5的定子产生的相对磁场。因而，变换器控制提供给马达5的电流是相对磁场的强度不会等于或大于预定的值。因此，虽然马达有较高的额定输出功率，马达的定子产生的相对磁场相对强大，设置在此电机5的稀土-铁-硼永久磁铁25不容易退磁，马达的性能保持稳定。结果设置了这种马达的圆顶状高压压缩机1的尺寸小，输出高，并性能稳定。
由于圆顶状高压压缩机1的性能即使在制冷剂R32受到压缩时都能够保持稳定，采用这种圆顶状高压压缩机1的制冷机可以有稳定的冷冻性能。
在上述实施例的圆顶状高压压缩机1，设置在排放管8的温度传感器15检测排放气体的温度及从排放气体的温度评估马达5的温度，但是温度传感器可以置于壳体2直接检测马达5的温度。
设置在上述实施例中圆顶状高压压缩机1的马达5具有1.9千瓦的额定输出功率，但是马达可以有1.9千瓦以上的输出功率。
设置在圆顶状高压压缩机1的马达5的稀土-铁-硼永久磁铁25具有1.7MA/m-1或更高的矫顽力，但是可以采用矫顽力大于1.7MA/m-1稀土-铁-硼永久磁铁25。
上述实施例的圆顶状高压压缩机1是螺旋型压缩机，螺旋体3用作压缩部件；但是其它类型的也可以采用，如设有作为压缩部件的摆动单元的摆动式压缩机或类似的压缩机。
上述实施例的圆顶状高压压缩机1使用了变换器10，但是其它控制装置如降低电压控制装置，过流继电器或类似的装置也可以使用。

Claims (7)

1.一种圆顶状高压压缩机(1)，包括位于外壳(2)内的一压缩部件(3)和驱动所述压缩部件(3)的马达(5)，所述马达位于充满了所述压缩部件(3)排出的废气的高压区(6)，其特征在于，
所述马达具有1.9千瓦或更高的额定功率；
所述马达(5)的转子(5a)有稀土-铁-硼基永久磁铁，其自然矫顽力为1.7MA/m-1或更高。
2.根据权利要求1所述的圆顶状高压压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括：
用于检测所述马达(5)温度的温度传感器(15)；
第一控制装置，可在接收到来自温度传感器(15)的信号后控制提供给所述马达(5)的电流，使所述马达(5)的温度等于或低于预定的温度。
3.根据权利要求1所述的圆顶状高压压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括：
检测流到所述马达(5)电流的电流检测装置；
第二控制装置，可接收来自电流检测装置的信号并控制提供给所述马达(5)的电流，使所述马达(5)产生的相对磁场等于或低于预定的强度。
4.根据权利要求1所述的圆顶状高压压缩机，其特征在于，一用于排放从所述壳体(2)排出的气体的排放管(8)设置在所述马达(5)相对所述压缩部件(3)的侧面。
5.根据权利要求1所述的圆顶状高压压缩机，其特征在于，所述排放管(8)连通所述压缩部件(3)和所述马达(5)之间的高压区，而从所述压缩部件(3)排出的气体通过曲柄轴(4)中的通道(21)被排放到位于所述马达相对所述压缩部件(3)的侧面的高压区。
6.根据权利要求1所述的圆顶状高压压缩机，其特征在于，所述马达(5)转子(5a)的永久磁铁(25)有铝涂层。
7.一包括权利要求1所述的圆顶状高压压缩机和使用R32作为制冷剂的制冷机。
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