一種圓頂狀高壓壓縮機的制作方法

專利名稱：一種圓頂狀高壓壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及包括使用稀土永磁鐵的馬達的圓頂狀高壓壓縮機。
然而，由于鐵素體磁鐵的磁力較小。故要求大體積的永久磁鐵以便增加馬達的輸出功率。因此，轉子的體積增加，帶來馬達的體積增大。由此為了提高壓縮機的輸出量帶來了因馬達體積增大造成壓縮機的體積增大的問題。
因而，近來提出了一種圓頂狀高壓壓縮機，通過使用具有很大磁力的稀土磁鐵作為馬達轉子的永久磁鐵，即使輸出量很高其尺寸都可以減小。
但是，對于圓頂狀高壓壓縮機，稀土磁鐵會由于馬達產生的熱量或來自制冷劑的壓縮熱而退磁。因此溫升造成馬達轉子的稀土磁鐵的退磁使馬達的性能下降。另外在某些限制條件被超過后，會發生不可逆轉的退磁和磁力損失，造成馬達的功能下降。此外，稀土磁鐵甚至在進入相對磁場時也會退磁。因此，當流入馬達的電流增加時轉子的稀土磁鐵會被馬達的定子中產生的相對磁場退磁，因而使馬達的性能下降。因此，造成了稀土磁鐵不能用在高輸出功率的大尺寸圓頂狀高壓壓縮機的問題。更具體地講，帶有稀土磁鐵的馬達不能用在圓頂狀高壓壓縮機上，這種壓縮機使用R32作為制冷劑并設有額定輸出為1.9千瓦或更高的馬達。
本發明的另一目的是提供一種高輸出的小尺寸圓頂狀高壓壓縮機，這種壓縮機具有穩定的性能，不會造成稀土磁鐵不可逆轉的退磁，即使用于R32作為制冷劑的制冷機。這種制冷劑在受到壓縮時會產生高溫。
為了實現上述目的，提出了一種圓頂狀高壓壓縮機，其包括殼體內的壓縮部件和驅動壓縮部件的馬達。馬達設置在充滿從壓縮部件排出的氣體的高壓區。其特征在于馬達具有1.9千瓦或更高的額定功率；和馬達的轉子包括矯頑力為1.7MA/m-1或更大的稀土-鐵-硼磁鐵。
在上述圓頂狀高壓壓縮機，因為馬達轉子的稀土-鐵-硼磁鐵的矯頑力為1.7MA/m-1或更大，永久磁鐵不容易退磁，在圓頂狀高壓壓縮機上不會發生不可逆的退磁，只是產生較高的溫度。另外，永久磁鐵不容易退磁，在額定功率為1.9千瓦或更高的馬達和在馬達的定子產生的較強相對磁場中不會發生不可逆的退磁。因此使用稀土-鐵-硼磁鐵的馬達具有高輸出和小尺寸以及比傳統的使用鐵素體永久磁鐵的馬達更加穩定的性能。因此，配置了這種馬達的圓頂狀高壓壓縮機具有高輸出和小尺寸，圓頂狀高壓壓縮機的性能保持穩定。
在一個實施例中，圓頂狀高壓壓縮機還包括檢測馬達溫度的溫度傳感器；和第一控制裝置，可在接受到來自溫度傳感器的信號后，控制提供給馬達的電流使馬達的溫度等于或小于預定的溫度。
在上述圓頂狀高壓壓縮機，傳感器檢測帶有稀土-鐵-硼永久磁鐵的馬達的溫度并傳送該溫度給第一控制裝置。當馬達的3溫度高于預定的溫度時，該第一控制裝置減少提供給馬達的電流和馬達的轉數。接下來馬達產生的熱量減少，馬達的溫度降低。結果是，設置在馬達上的稀土-鐵-硼永久磁鐵的退磁得到避免。
在一個實施例中，所述圓頂狀高壓壓縮機還包括檢測流入馬達電流的電流檢測裝置；第二控制裝置，可接受來自所述電流監測裝置的信號并控制提供給馬達的電流，使馬達產生的相對磁場等于或小于預定的強度。
在上述圓頂狀高壓壓縮機，電流監測裝置監測提供給設有稀土-鐵-硼磁鐵的馬達的電流值，并傳送該值到第二控制裝置。第二控制裝置根據提供給馬達的電流值計算馬達中產生的相對磁場的強度。當該相對磁場的強度大于預定值，第二控制裝置減少提供給馬達的電流，使馬達中的相對磁場的強度減弱。因此，設置在馬達上的稀土-鐵-硼磁鐵的退磁得到防止。
在一個實施例中，用于排放來自殼體的排出氣體的排放管設置在馬達相對壓縮部件的側面。
在上述圓頂狀高壓壓縮機，由于壓縮部件置于馬達的一側而排放管置于另一側，被壓縮部件壓縮的排放氣體通過置于充滿排放氣體的高壓區的馬達，然后從排放管排出到殼體的外面。因此，馬達通過排放氣體來冷卻，設置在馬達上的稀土-鐵-硼永久磁鐵的退磁就得到避免。
在一個實施例，當從壓縮部件排放的氣體經過曲柄軸內的通道，排放到位于馬達相對壓縮部件的側面的高壓區，排放管與壓縮部件和馬達之間的高壓區連通。
在上述圓頂狀高壓壓縮機，當從壓縮部件排放的氣體經過曲柄軸內的通道，排放到位于馬達相對壓縮部件的側面的高壓區時，排放的氣體通過馬達并經排放管排除到殼體的外面。因此，設置在馬達上的稀土-鐵-硼永久磁鐵的退磁就得到避免。
在一個實施例中，馬達轉子的永久磁鐵有鋁涂層。
在上述圓頂狀高壓壓縮機，因為馬達轉子的永久磁鐵有鋁涂層，永久磁鐵即使處于圓頂狀高壓壓縮機的具有相對高溫的高壓區都不會生銹。由于制冷劑氣體不會流經永久磁鐵，制冷劑造成的損壞也可以避免。另外，當圓頂狀高壓壓縮機用于采用R32作為制冷劑的制冷機時，由于鋁涂層，永久磁鐵不會被R32侵蝕。這樣，馬達的性能得到保證，圓頂狀高壓壓縮機的性能得到穩定。
在一個實施例中，制冷機包括本發明的圓頂狀高壓壓縮機和采用R32作為制冷劑。
在上述制冷機，即使在圓頂狀高壓壓縮機受到壓縮并產生高溫的R32用作制冷劑，圓頂狀高壓壓縮機的馬達上的稀土-鐵-硼永久磁鐵因為這種圓頂狀高壓壓縮機不會退磁。因此，馬達具有小尺寸和高輸出以及穩定的性能。而且設置了圓頂狀高壓壓縮機的制冷機的性能保持穩定。
本發明最好的實施方式下面將結合附圖中顯示的實施例對本發明進行詳細的介紹。


圖1是顯示根據本發明的圓頂狀高壓壓縮機的示意圖。圓頂狀高壓壓縮機1設置了壓縮部件3和直流馬達5。直流馬達5通過殼體2內的曲柄軸4驅動壓縮部件3。該馬達5設置在充滿受到壓縮部件壓縮的排放氣體的高壓區6。
圓頂狀高壓壓縮機1還設有與壓縮部件3連通的吸氣管7，和與高壓區連通的排放管8。如圖5所示，圓頂狀高壓壓縮機1相繼連接到四通開關閥31、室外熱交換器32，膨脹機構33和室內熱交換器34以構成根據本發明的制冷機36。制冷裝置36采用R32作制冷劑。
另外，圓頂狀高壓壓縮機1設有變換器10作為第一和第二控制裝置來控制提供給馬達5的電流。變換器10由變換器單元12和控制單元13組成。變換器單元12根據控制單元13的指令將交流電源17輸入的電能變換到直流電能，并轉換成具有預定頻率下的預定工作系數的信號然后輸出信號。控制單元13接受來自檢測排放管8溫度的溫度傳感器15的輸出并控制變換器單元12的輸出電流。
圖2顯示圓頂狀高壓壓縮機1的殼體內部的詳細剖視圖。與圖1所示部分有相同功能的部分采用相同的標號。圓頂狀高壓壓縮機設有作為壓縮部件的螺旋體3和通過曲柄軸4驅動該螺旋體3的馬達5。馬達5設置在充滿被螺旋體3壓縮的排放氣體的高壓區。
螺旋體3由固定的螺旋3a和轉動的螺旋3b組成。轉動的螺旋3b以不與曲柄軸4同軸的方式連接到曲柄軸4。引導螺旋體3中壓縮的排放氣體從螺旋體3流到馬達5的通道21設置在曲柄軸4之中。
馬達5由固定到曲柄軸4的圓柱形轉子5a和設置在轉子5a的圓周表面附近的定子5b組成。如圖3所示，轉子設有四塊板狀稀土-鐵-硼永久磁鐵25，25，25，25，圍繞曲柄軸插入的軸孔24相互間隔90度。所述稀土-鐵-硼永久磁鐵25具有的矯頑力為1.7MA/m-1或更高。帶有稀土-鐵-硼永久磁鐵25的馬達尺寸小，比具有鐵素體磁鐵的普通馬達的輸出高，其額定功率為1.9千瓦或更高。應當注意到稀土-鐵-硼永久磁鐵25的表面有鋁涂層。
如圖2所示，與螺旋體3連通并引導來自蒸發器的制冷劑的吸氣管7設置在殼體2的頂部。與高壓區6連通并將排出氣體排放到冷凝器的排放管8設置在殼體2的左側。另外，供應來自圖1的變換器的驅動電流到馬達5的端子位于殼體2的右側。
在根據本發明的圓頂狀高壓壓縮機中，圖1顯示的變換器10提供預定的電流到馬達5，馬達5帶動曲柄軸4旋轉。然后，連接到曲柄軸4的轉動的螺旋3b以不與曲柄軸4同軸的方式旋轉，螺旋體3進行壓縮操作。即，由R32構成的并經過吸氣管7從蒸發器引導到螺旋體3的制冷劑氣體在螺旋體3中受到壓縮并通過曲柄軸4中的通道21排放到馬達5下面。如圖所示，排放到馬達5下面的排放氣體從位于殼體2的左側馬達5和螺旋體3之間的排放管8排放到冷凝器。這時，如箭頭A所示，排放的氣體通過馬達5和殼體2之間及馬達5的轉子5a和定子5b之間。接下來，馬達5被排放氣體冷卻。因此，由于設在馬達5的轉子5a上的稀土-鐵-硼永久磁鐵25，25，25，25沒有非常的高溫，磁鐵不容易退磁。馬達5的性能能夠保持，圓頂狀高壓壓縮機1的性能能夠穩定。
當圓頂狀高壓壓縮機1連續長時間地工作，馬達5被加熱的溫度可能等于或高于預定的溫度。在這情況下，設置在圖1所示的排放管8的溫度傳感器15通過檢測排放氣體的溫升并發送給變換器10的控制單元13信號來檢測馬達5的溫升。接收來自溫度傳感器15信號的控制單元13進行減低控制來減少變換器單元12的輸出電流，因而減少馬達5的轉數。然后，當馬達5產生的熱量減少和溫度傳感器15檢測到的溫度低于預定的溫度時，控制單元13恢復變換器12的輸出到正常值。因此，通過控制提供給馬達5的電流，馬達5產生的熱量減少，使馬達5的溫度不超過預定的溫度，預定溫度是從稀土-鐵-硼永久磁鐵25的相對溫度的退磁特性得來的。結果是，由于稀土-鐵-硼永久磁鐵25不容易退磁，和不會在溫度范圍內造成不可逆轉的退磁，馬達5的性能能夠穩定。因此設置該馬達5的圓頂狀高壓壓縮機1的性能能夠穩定。
還有，由于圓頂狀高壓壓縮機1設置在采用R32作為制冷劑的制冷機36，由R32構成的排放氣體在螺旋體3受到壓縮并充滿高壓區6，其溫度比用含氯氟烴(CFC)或類似物質作為普通制冷劑的情況下的溫度要高。然而，由于馬達5的溫度是由變換器10控制，不會超過圓頂狀高壓壓縮機1中的預定溫度，馬達的稀土-鐵-硼永久磁鐵25不容易退磁。因此，馬達5的性能能夠穩定，并導致圓頂狀高壓壓縮機1的性能穩定。
另外，充滿由制冷劑R32構成的排放氣體的高壓區6具有高溫另外還有少量的水分。然而，由于稀土-鐵-硼永久磁鐵25的表面有鋁涂層，永久磁鐵不容易受到R32的侵蝕和難以生銹。因此馬達5的性能能夠穩定。
還有，由于變換器10的控制單元13的控制，等于或大于預定強度的相對磁場不會在馬達5的定子5b中產生，其中預定強度是從稀土-鐵-硼永久磁鐵25的相對磁場的退磁特性得到的。即，控制單元13接收變換器單元12提供給馬達5的電流值，計算馬達5的定子5b的該電流值將產生的相對磁場的強度。如果提供給馬達5的電流超過預定的數量，定子5b的相對磁場超過預定的強度，控制單元13就控制從變換器單元12輸出的電流，將馬達5的定子5b的相對磁場減少到預定的強度。因此，由于通過對變換器10進行控制，馬達的定子5b的相對磁場沒有超過預定的強度，避免了馬達5的永久磁鐵的退磁。該馬達5的性能能夠穩定和沒有不可逆的退磁發生。因此設有該馬達的圓頂狀高壓壓縮機1的性能能夠穩定。
因此，由于圓頂狀高壓壓縮機1可以有穩定的性能，即使在制冷劑R32受到壓縮的情況下，包括圓頂狀高壓壓縮機1和使用R32制冷劑的制冷機36可以得到穩定的冷凍性能。
圖4是顯示根據本發明另一個實施例的圓頂狀高壓壓縮機的剖視圖。凡部件具有與圖2所示的圓頂狀高壓壓縮機的部件相同功能的采用相同的標記。圓頂狀高壓壓縮機1是大側擺型螺旋壓縮機(long-sideways type scroll compressor)，其主軸置于水平方向，被用作使用制冷劑R32的制冷機的壓縮機。圓頂狀高壓壓縮機1包括螺旋單元3，驅動螺旋單元3的曲柄軸4，和轉動曲柄軸4的馬達5。馬達5設置在充滿在螺旋單元3壓縮的排放氣體的高壓區5。
另外，圓頂狀高壓壓縮機1包括圖1所示的同一變換器(未示出)。該變換器是由變換器單元和控制單元組成。控制單元連接到設置在排放管8的溫度傳感器(未示出)對變換器單元輸出的電流進行控制。在另一方面，變換器單元根據控制單元的指令改變來自交流電源(未示出)的電流，將電流提供給馬達5。
馬達5的定子5a設置了稀土-鐵-硼永久磁鐵25(未示出)。該永久磁鐵的矯頑力為1.7MA/m-1或更大。稀土-鐵-硼永久磁鐵25有鋁涂層以免在相對潮濕的高壓區6生銹和不被R32侵蝕。其中高壓區還充滿排放的氣體和帶有高溫。馬達的額定輸出功率是1.9千瓦或更高。
從蒸發器流經設置在殼體2左側的吸氣管7的制冷劑R32導入螺旋壓縮體3并受到壓縮，然后排放到馬達所在的高壓區6。該排放氣體在馬達5和殼體2之間以及馬達5的定子5b和轉子5a之間通過，如箭頭B所示，流到殼體2中的右側，經排放管8排出到冷凝器。這時，由于馬達5被排放氣體冷卻，設置在馬達5的稀土-鐵-硼永久磁鐵25不容易退磁。
另外，設置在圓頂狀高壓壓縮機1的變換器(未示出)接收來自溫度傳感器的信號，評估馬達5的溫度和控制提供給馬達的電流，使馬達5的溫度不會等于或高于預定的溫度。因此在此圓頂狀高壓壓縮機1，設置在馬達5上的稀土-鐵-硼永久磁鐵25不容易退磁，因此馬達5的性能能夠穩定，即使在獲得高溫成為排放氣體的R32被用作制冷劑的情況下。
另外變換器接收來自設置在變換器單元的電流傳感器的輸出，根據這個輸出值計算馬達5的定子產生的相對磁場。因而，變換器控制提供給馬達5的電流是相對磁場的強度不會等于或大于預定的值。因此，雖然馬達有較高的額定輸出功率，馬達的定子產生的相對磁場相對強大，設置在此電機5的稀土-鐵-硼永久磁鐵25不容易退磁，馬達的性能保持穩定。結果設置了這種馬達的圓頂狀高壓壓縮機1的尺寸小，輸出高，并性能穩定。
由于圓頂狀高壓壓縮機1的性能即使在制冷劑R32受到壓縮時都能夠保持穩定，采用這種圓頂狀高壓壓縮機1的制冷機可以有穩定的冷凍性能。
在上述實施例的圓頂狀高壓壓縮機1，設置在排放管8的溫度傳感器15檢測排放氣體的溫度及從排放氣體的溫度評估馬達5的溫度，但是溫度傳感器可以置于殼體2直接檢測馬達5的溫度。
設置在上述實施例中圓頂狀高壓壓縮機1的馬達5具有1.9千瓦的額定輸出功率，但是馬達可以有1.9千瓦以上的輸出功率。
設置在圓頂狀高壓壓縮機1的馬達5的稀土-鐵-硼永久磁鐵25具有1.7MA/m-1或更高的矯頑力，但是可以采用矯頑力大于1.7MA/m-1稀土-鐵-硼永久磁鐵25。
上述實施例的圓頂狀高壓壓縮機1是螺旋型壓縮機，螺旋體3用作壓縮部件；但是其它類型的也可以采用，如設有作為壓縮部件的擺動單元的擺動式壓縮機或類似的壓縮機。
上述實施例的圓頂狀高壓壓縮機1使用了變換器10，但是其它控制裝置如降低電壓控制裝置，過流繼電器或類似的裝置也可以使用。
權利要求
1.一種圓頂狀高壓壓縮機(1)，包括位于外殼(2)內的一壓縮部件(3)和驅動所述壓縮部件(3)的馬達(5)，所述馬達位于充滿了所述壓縮部件(3)排出的廢氣的高壓區(6)，其特征在于，所述馬達具有1.9千瓦或更高的額定功率；所述馬達(5)的轉子(5a)有稀土-鐵-硼基永久磁鐵，其自然矯頑力為1.7MA/m-1或更高。
2.根據權利要求1所述的圓頂狀高壓壓縮機，其特征在于，所述壓縮機還包括用于檢測所述馬達(5)溫度的溫度傳感器(15)；第一控制裝置，可在接收到來自溫度傳感器(15)的信號后控制提供給所述馬達(5)的電流，使所述馬達(5)的溫度等于或低于預定的溫度。
3.根據權利要求1所述的圓頂狀高壓壓縮機，其特征在于，所述壓縮機還包括檢測流到所述馬達(5)電流的電流檢測裝置；第二控制裝置，可接收來自電流檢測裝置的信號并控制提供給所述馬達(5)的電流，使所述馬達(5)產生的相對磁場等于或低于預定的強度。
4.根據權利要求1所述的圓頂狀高壓壓縮機，其特征在于，一用于排放從所述殼體(2)排出的氣體的排放管(8)設置在所述馬達(5)相對所述壓縮部件(3)的側面。
5.根據權利要求1所述的圓頂狀高壓壓縮機，其特征在于，所述排放管(8)連通所述壓縮部件(3)和所述馬達(5)之間的高壓區，而從所述壓縮部件(3)排出的氣體通過曲柄軸(4)中的通道(21)被排放到位于所述馬達相對所述壓縮部件(3)的側面的高壓區。
6.根據權利要求1所述的圓頂狀高壓壓縮機，其特征在于，所述馬達(5)轉子(5a)的永久磁鐵(25)有鋁涂層。
7.一包括權利要求1所述的圓頂狀高壓壓縮機和使用R32作為制冷劑的制冷機。
全文摘要
一種能夠具有穩定性能的圓頂狀高壓壓縮機(1),包括一壓縮部件(3)和直流馬達(5)。直流馬達設置有稀土磁鐵(5)并可驅動位于外殼(2)內的壓縮部件(3)。馬達位于由廢氣加熱和加壓的高壓部分(6),其轉子上的稀土－鐵－硼基永久磁鐵的自然矯頑力為1.7MA/m
文檔編號H02K11/00GK1365430SQ01800682
公開日2002年8月21日 申請日期2001年3月26日 優先權日2000年3月31日
發明者梶原干央, 出口良平, 野島伸廣, 小森啟治, 井田一男, 平野雅敏 申請人:大金工業株式會社