压缩机、热泵装置、空调机及制冷的制造方法
【专利摘要】本实用新型的目的在于获得一种压缩机、热泵装置、空调机及制冷机，其能够抑制有效磁通量的减少，并且即使不具备平衡配重也能够使旋转部分整体的力保持均衡，抑制旋转驱动时产生的振动及噪音。本实用新型的压缩机具备：电动机，其具有包括对置的磁铁（14a、14b）的转子（10）；压缩部，其对制冷剂进行压缩；曲轴，其与电动机及压缩部连接，以将电动机的旋转驱动传递给压缩部的方式构成，其中，以使对置的磁铁（14a、14b）间的磁力的差分能消除旋转驱动时产生的使曲轴挠曲的力的方式配置磁铁（14a、14b）。
【专利说明】压缩机、热泵装置、空调机及制冷机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及压缩机、热泵装置、空调机及制冷机。
【背景技术】
[0002]以往应用于热泵装置等的压缩机的电动机，在对制冷剂进行压缩时，转矩增大，在排出被压缩的高压制冷剂时，转矩变小，因此会出现转矩变动(负载变动)。出现这样的转矩变动，会导致轴产生挠曲，因此，在压缩机运转时产生振动及噪音。
[0003]以往，为了抑制上述振动及噪音，在电动机的转子的端部安装有平衡配重。使用平衡配重，来抵消对制冷剂进行压缩所引发的轴的挠曲，使旋转部分整体的力均衡，从而抑制压缩机运转时产生的振动及噪音。
[0004]另一方面，也正在开发不用具备这样的平衡配重的电动机。例如，专利文献I公开的技术具有如下结构，为了省去抑制电动机的负载变动的平衡配重，使相对的永久磁铁的一方产生比永久磁铁的另一方大的起磁力，使一方永久磁铁与定子的气隙大于另一方永久磁铁与定子的气隙。
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-101544号公报实用新型内容
[0007]然而，采用上述现有技术，气隙增大，有效磁通量减少。
[0008]本实用新型是鉴于上述问题而完成的，其目的在于获得一种压缩机，其能够抑制有效磁通量的减少，并且即使不具备平衡配重，也能够使旋转部分整体的力保持均衡。
[0009]为了解决上述课题，实现本实用新型的目的，本实用新型的压缩机具备:电动机，其具有包括对置的磁铁的转子；压缩部，其对制冷剂进行压缩；曲轴，其与所述电动机及所述压缩部连接，以将所述电动机的旋转驱动传递给所述压缩部的方式构成，该压缩机的特征在于:以使所述对置的磁铁间的磁力的差分能消除旋转驱动时产生的使所述曲轴挠曲的力的方式配置所述磁铁。
[0010]根据本实用新型，能够获得一种压缩机，其能够抑制有效磁通量的减少，并且即使不具备平衡配重，也能够使旋转部分整体的力保持均衡，从而能够抑制运转时产生的振动及噪音。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是表示实施方式I所涉及的转子的侧截面图。
[0012]图2是表示现有的转子的侧截面图。
[0013]图3是表示包括实施方式I所涉及的转子的压缩机的模型图。
[0014]图4是表示实施方式2所涉及的转子的侧截面图。
[0015]图5是表示实施方式3所涉及的转子的侧截面图。[0016]图6-1是表示实施方式3所涉及的图5的转子中A1-A2、D1_D2的截面图。
[0017]图6-2是表示实施方式3所涉及的图5的转子中B1-B2、C1_C2的截面图。
[0018]图7是表示实施方式4所涉及的热泵装置的一构成例的图。
[0019]图8-1是表示具备实施方式4所涉及的热泵装置的设备在制暖运转时的构成例的图。
[0020]图8-2是表示具备实施方式4所涉及的热泵装置的设备在制冷运转时的构成例的图。
[0021]图9是与实施方式4所涉及的图8-1及图8-2所示的热泵装置的制冷剂有关的莫里尔图。
[0022]符号说明
[0023]10、20、30、40 转子
[0024]12、22、32、42 转子铁芯
[0025]14a、14b、24a、24b、34a ?34d、44a ?44d 磁铁
[0026]16、26、36、46 轴承部
[0027]18、28、38、48 旋转轴
[0028]29a、29b 平衡配重
[0029]50热泵装置
[0030]52制冷循环部
[0031]54逆变器部
[0032]56逆变器控制部
[0033]74、100 压缩机
[0034]60、90 四通阀
[0035]62、66、76、86 热交换器
[0036]64,78,84,94 膨胀机构
[0037]68制冷剂配管
[0038]80储液器
[0039]82内部热交换器
[0040]88a?88k主制冷剂回路
[0041]92 风扇
[0042]96a?96c 喷射回路
[0043]98a、98b 水回路
[0044]102 电动机
[0045]104 曲轴
[0046]106压缩部
【具体实施方式】
[0047]下面根据附图详细说明本实用新型所涉及的热泵装置的实施方式。此外，本实用新型并不局限于本实施方式。
[0048]实施方式I[0049]在本实施方式中，参照图1至图3说明本实用新型所涉及的压缩机的结构。
[0050]图1是表示本实用新型所涉及的密闭式压缩机的实施方式I的转子10的侧截面图。图1所示的转子10具备:转子铁芯12、磁铁14a、14b及轴承部16，以旋转轴18为旋转轴。
[0051]磁铁14a、14b插入到转子铁芯12中，磁铁14a与磁铁14b间隔着轴承部16相对置地设置。磁铁14a、14b的在其与旋转轴18平行的方向上的长度LI比铁芯12的在其与旋转轴18平行的方向上的长度L2短。并且，磁铁14a、14b与旋转轴18平行，以彼此在相反方向(相差180度的方向)上错位的方式配置并插入。换言之，对置的磁铁14a、14b在与旋转轴18平行的方向上错位配置，在与旋转轴18正交的方向上以磁铁14a具有与磁铁14b不重叠部分、磁铁14b具有与磁铁14a不重叠部分的方式配置并插入。这样使磁铁14a与磁铁14b彼此错位配置，从而与转子10的旋转轴18正交的方向上的磁场不均衡。这样使磁场不均衡，且使磁力的差分与产生挠曲的力为相反方向且大小相等，从而在旋转驱动转子10时，不会使曲轴产生挠曲，因而施加于旋转部分整体上的力能够保持均衡。
[0052]此外，在轴承部16，以其中心配置于旋转轴18的方式配置有与转子10连接的轴。
[0053]图2是表示密闭式压缩机的现有的转子20的侧截面图。图2所示的转子20具备:转子铁芯22、磁铁24a、24b、轴承部26以及平衡配重29a、29b，以旋转轴28为旋转轴。
[0054]磁铁24a、24b插入到转子铁芯22中。在轴承部26，以其中心配置于旋转轴28的方式配置有与转子20连接的轴。
[0055]平衡配重29a、29b分别安装于转子20的不同的端部。通过具备这样一对平衡配重29a、29b，在对制冷剂进行压缩时，不会产生轴的挠曲，从而抑制因转矩变动所产生的振
动及噪音。
[0056]作为平衡配重29a、29b的材料，使用比重大且导磁率低的材料。作为这样的材料，可以例举黄铜。但是，因为黄铜是成本较高的材料，因此具备平衡配重29a、29b成为阻碍低成本化的一大要因。另外，也是阻碍节省资源化的一大要因。
[0057]为此，如图1所示，将磁铁14a、14b在与旋转轴18平行的方向上错位配置，在与旋转轴18正交的方向上，构成为磁铁14a具有与磁铁14b不重叠的部分，磁铁14b具有与磁铁14a不重叠的部分。这样使磁场不均衡,且使磁力的差分与产生挠曲的力为相反方向且大小相等，从而不会使轴产生挠曲，因而能够抑制因转矩变动所产生的振动及噪音。
[0058]此外，磁铁14a、14b的错位量根据事先测量出的旋转驱动时施加于轴的负载来决定即可。S卩，由磁铁14a、14b的错位所产生的磁力的差分只要与在旋转驱动时使轴产生挠曲的力方向相反且大小相等、或与由图2中的平衡配重所产生的负载相等即可。
[0059]进而，采用图1所示的结构，也不会扩大气隙，能够抑制有效磁通量的减少，并抑制振动及噪音。
[0060]图3是表示能够应用本实用新型的一个示例亦即旋转式压缩机100的模型图。在压缩机100的内部安装电动机102及压缩部106。压缩部106对制冷剂进行压缩，电动机102具备图1所示的转子10。如图3所示，电动机102的旋转驱动通过曲轴104传递给压缩部106，对制冷剂进行压缩。此时，虽然产生使曲轴104挠曲的力(黑箭头)，但是通过应用本实用新型，磁力的差分(空心箭头)在与使曲轴104挠曲的力相反的方向上发挥作用，由此能够防止在曲轴104所产生的挠曲。[0061]如上所述，根据本实施方式，能够获得一种压缩机，其能够抑制有效磁通量的减少，即使不具备平衡配重，也能够使旋转部分整体的力保持均衡，从而能够抑制运转时产生的振动及噪音。此外，因为不具备平衡配重，因此能够实现低成本化及节省资源化。
[0062]实施方式2
[0063]在本实施方式中，参照图4说明本实用新型的压缩机的结构。
[0064]图4是表示本实用新型所涉及的密闭式压缩机的实施方式2的转子30的侧截面图。图4所示的转子30具备:转子铁芯32、磁铁34a?34d及轴承部36，以旋转轴38为旋转轴。
[0065]磁铁34a?34d插入到转子铁芯32中，磁铁34a、34b与磁铁34c、34d间隔着轴承部36相对置地设置。此外，磁铁34a在其与旋转轴38平行的方向上的长度比磁铁34b的长，磁铁34d在其与旋转轴38平行的方向上的长度比磁铁34c的长。并且，磁铁34a与磁铁34d的一部分及磁铁34c相对置地配置，磁铁34b与磁铁34d的一部分相对置地配置。在轴承部36，以其中心配置于旋转轴38的方式配置有与转子30连接的轴。
[0066]此处，磁铁34b、34c的磁力高于磁铁34a、34d的磁力。如此，通过使对置的磁铁的磁力不同，相对于低磁力的磁铁，在配置有高磁力磁铁的部分，强吸引力或排斥力发挥作用，因此与转子30的旋转轴38正交的方向上的磁场不均衡。这样使磁场不均衡，使磁力的差分与令配置于轴承部36的轴挠曲的力的差分相等，由此能够消除在旋转驱动转子30时所产生的挠曲，使施加于旋转部分整体的力保持均衡。因此，能够抑制有效磁通量的减少，并且在对制冷剂进行压缩时，不产生轴的挠曲，抑制因转矩变动所产生的振动及噪音。
[0067]此外，作为高磁力的磁铁，能够列举钕磁铁，作为低磁力的磁铁，能够例举各向同性铁氧体磁铁。
[0068]另外，配置磁铁34a?34d的具体位置根据旋转驱动时施加于轴的负载来决定即可。
[0069]如上所述，根据本实施方式，能够获得一种压缩机，其能够抑制有效磁通量的减少，即使不具备平衡配重，也能够使旋转部分整体的力保持均衡，从而能够抑制运转时产生的振动及噪音。此外，因为不具备平衡配重，因此能够实现低成本化及节省资源化。
[0070]实施方式3
[0071]在本实施方式中，参照图5至图6-2说明本实用新型的压缩机的结构。
[0072]图5是表示本实用新型所涉及的密闭式压缩机的实施方式3的转子40的侧截面图。图5所示的转子40具备:转子铁芯42、磁铁44a?44d及轴承部46。
[0073]磁铁44a?44d插入到转子铁芯42中，磁铁44a、44b与磁铁44c、44d间隔着轴承部46相对置地设置。此外，磁铁44a在其与旋转轴48平行的方向上的长度比磁铁44b的长，磁铁44d在其与旋转轴48平行的方向上的长度比磁铁44c的长。磁铁44a与磁铁44d的一部分及磁铁44c相对置地配置，磁铁44b与磁铁44d的一部分相对置地配置。在轴承部46，以其中心配置于旋转轴48的方式配置有与转子40连接的轴。
[0074]图6-1是表示在图5中的A1-A2、D1_D2处与旋转轴48正交的面的截面图。图6_2是表示在图5中的B1-B2、C1-C2处与旋转轴48正交的面的截面图。
[0075]在图6-1的截面图中，磁铁44b的宽度大于磁铁44d的宽度。并且，在图6_2的截面图中，磁铁44c的宽度大于磁铁44a的宽度。[0076]如此，对于相互对置的磁铁，将其在旋转轴方向上的长度以及与旋转轴正交的面上的宽度设定为不同，从而与转子40的旋转轴48正交的方向上的磁场不均衡。这样使磁场不均衡，使磁力的差分与令配置于轴承部46的轴挠曲的力的差分相等，能够使施加于旋转部分整体的力保持均衡。因此，能够抑制有效磁通量的减少，在对制冷剂进行压缩时不产生轴的挠曲，抑制因转矩变动而产生的振动及噪音。
[0077]此外，配置磁铁44a?44d的具体位置根据旋转驱动时施加于轴的负载来决定即可。
[0078]如上所述，根据本实施方式，能够获得一种压缩机，其能够抑制有效磁通量的减少，且即使不具备平衡配重，也能够使旋转部分整体的力保持均衡，从而能够抑制运转时产生的振动及噪音。另外，因为不具备平衡配重，因此能够实现低成本化及节省资源化。
[0079]实施方式4
[0080]在本实施方式中，参照图7至图9说明一种热泵装置的结构，该热泵装置具备包括在实施方式I至3中所述的转子的电动机。
[0081]图7是表示本实施方式的热泵装置的一构成例亦即热泵装置50的图。图7所示的热泵装置50具备:制冷循环部52、逆变器部54及逆变器控制部56。热泵装置50例如适用于空调机或制冷机。
[0082]在制冷循环部52内安装有压缩机100、四通阀60、热交换器62、膨胀构件64及热交换器66，这些通过制冷剂配管68连接。
[0083]如实施方式I中所述，压缩机100的内部安装压缩部106及电动机102 (参照图3)。
[0084]逆变器部54与电动机102电连接，供给交流电以驱动电动机102。此外，逆变器部54的电源只要是能够供给直流电即可，不过也可以是太阳能电池、或附加了整流器的交流电源等。
[0085]逆变器控制部56与逆变器部54电连接，根据压缩机100的所需制冷剂压缩量生成逆变器驱动信号(例如PWM (Pulse Width Modulation:脉(冲)宽(度)调制)信号)，并将其输出到逆变器部54。
[0086]下面对应用热泵装置的设备(空调机或制冷机等)进行说明，其中，该热泵装置包括实施方式I至3所述的压缩机。
[0087]图8-1及图8-2是表示具备热泵装置50的设备的一构成例的图。图8_1示出制暖运转时的一构成例，图8-2示出制冷运转时的一构成例。此外，在图8-1与图8-2中，制冷剂的循环方向不同，该切换通过后述的四通阀90进行。图9是表示与图8-1及图8-2所示的热泵装置50的制冷剂状态有关的莫里尔图。图9中，横轴为比焓h，纵轴为制冷剂压力P。
[0088]压缩机74、热交换器76、膨胀构件78、储液器80、内部热交换器82、膨胀构件84及热交换器86分别通过配管连接，而构成使制冷剂在该配管中循环的主制冷剂回路。该主制冷剂回路分别在图8-1及图8-2中划分为主制冷剂回路88a?88k。此外，在压缩机74的排出侧设置有四通阀90，能够切换制冷剂的循环方向。并且，在热交换器86的附近设置有风扇92。
[0089]压缩机74相当于图7中的压缩机100，具有通过逆变器部54驱动的电动机102及压缩部106。压缩部106与电动机102通过曲轴104连接。进而，在热泵装置50内安装有喷射回路96a?96c (以粗线表示。)，该喷射回路96a?96c从储液器80与内部热交换器82之间连接到压缩机74的喷射管。在喷射回路96a?96c连接有膨胀机构94和内部热交换器82。
[0090]由水回路98a及水回路98b构成的水回路(以粗线表示。)与热交换器76连接，使水在其中进行循环。此外，与水回路98a及水回路98b连接有具有热水器、暖气片或地板供暖等的放热设备等利用水的装置。
[0091]下面说明热泵装置50的动作。首先参照图8-1说明热泵装置50制暖运转时(作为热水器运转时)的动作。
[0092]首先，压缩机74内气相状态的制冷剂被压缩，由此该制冷剂变成高温高压(图9的点A)。
[0093]然后，高温高压状态的制冷剂从压缩机74排出到主制冷剂回路88a。主制冷剂回路88a中的制冷剂被移送至四通阀90，经由了四通阀90的主制冷剂回路88b中的制冷剂被移送至热交换器76。被移送的主制冷剂回路88b中的制冷剂在热交换器76通过热交换被冷却而液化(图9的点B)。S卩，热交换器76在主制冷剂回路中为冷凝器而作为散热器发挥功能。此时，水回路98a中的水通过从主制冷剂回路中的制冷剂释放出的热被加温。加温后的水回路98b中的水用于制暖或供热水等。
[0094]在热交换器76被液化的主制冷剂回路88c中的制冷剂被移送至膨胀机构78，并在膨胀机构78被减压，由此成为气液二相状态(图9的点C)。
[0095]气液二相状态的主制冷剂回路88d中的制冷剂被移送至储液器80，在储液器80与被移送到压缩机74的制冷剂(从主制冷剂回路88 j被移送到主制冷剂回路88k中的制冷剂)进行热交换，冷却而液化(图9的点D)。
[0096]在储液器80被液化的主制冷剂回路88e中的制冷剂在图8_1的点P，分岔后进入主制冷剂回路88f与喷射回路96a。从主制冷剂回路88f流入至内部热交换器82的制冷剂在内部热交换器82，与从喷射回路96b被移送到喷射回路96c的制冷剂进行热交换，被进一步冷却(图9的点E)。此外，在喷射回路96b中流动的制冷剂在膨胀机构94被减压，处于气液二相状态。
[0097]在内部热交换器82被冷却后的主制冷剂回路88g中的制冷剂被移送至膨胀机构84，并被减压，成为气液二相状态(图9的点F)。
[0098]在膨胀机构84成为气液二相状态的主制冷剂回路88h中的制冷剂被移送到热交换器86，在热交换器86与外部空气进行热交换，而被加热(图9的点G)。即，热交换器86在主制冷剂回路作为蒸发器发挥功能。
[0099]继而，在热交换器86被加热后的主制冷剂回路88i中的制冷剂被移送至四通阀90，经由了四通阀90的主制冷剂回路88 j中的制冷剂被移送至储液器80，在储液器80被进一步加热(图9的点H)，被加热后的主制冷剂回路88k中的制冷剂被移送到压缩机74。
[0100]另一方面，在点P分岔后进入喷射回路96a中的制冷剂(喷射制冷剂(图9的点D))在膨胀机构94被减压(图9的点I)，被减压后的喷射回路96b中的制冷剂在内部热交换器82进行热交换，成为气液二相状态(图9的点J)。在内部热交换器82进行了热交换的喷射回路96c中的制冷剂从压缩机74的喷射管被移送至压缩机74内。[0101]在压缩机74，来自主制冷剂回路88k的制冷剂(图9的点H)被压缩到中间压力并被加热(图9的点K)。被压缩到中间压力并被加热后的来自主制冷剂回路88k的制冷剂与喷射回路96c中的制冷剂(图9的点J)汇合，来自主制冷剂回路88k的制冷剂的温度降低(图9的点L)。继而，温度降低后的制冷剂(图9的点L)被压缩机74进一步压缩、加热，成为高温高压(图9的点A)，并从压缩机74排出到主制冷剂回路88a。
[0102]另外，热泵装置50可以不进行喷射运转。在不进行喷射运转的情况下，只要关闭膨胀机构94，使制冷剂不流入至压缩机74的喷射管即可。此外，膨胀机构94的开度通过微型计算机等进行控制即可。
[0103]下面参照附图8-2说明热泵装置50进行制冷运转时(作为制冷器运转时)的动作。
[0104]首先，压缩机74内气相状态的制冷剂被压缩，由此该制冷剂变成高温高压(图9的点A)。
[0105]然后，高温高压状态的制冷剂从压缩机74排出到主制冷剂回路88a，经由四通阀90，经由了四通阀90的主制冷剂回路88b中的制冷剂被移送至热交换器86。被移送的主制冷剂回路88b中的制冷剂在热交换器86通过热交换，被冷却而液化(图9的点B)。S卩，热交换器86在主制冷剂回路中为冷凝器而作为散热器发挥功能。
[0106]在热交换器86被液化的主制冷剂回路88c中的制冷剂被移送至膨胀机构84并被减压，由此成为气液二相状态(图9的点C)。
[0107]成为气液二相状态的主制冷剂回路88d中的制冷剂被移送至内部热交换器82，在内部热交换器82与从喷射回路96b移送至喷射回路96c中的制冷剂进行热交换，被冷却而液化(图9的点D)。此处，从喷射回路96b移送的制冷剂在膨胀机构94被减压，处于气液二相状态(图9的点I)。在内部热交换器82进行了热交换的主制冷剂回路88e中的制冷剂(图9的点D)在图8-2的点P分岔后进入主制冷剂回路88f与喷射回路96a。
[0108]主制冷剂回路88f中的制冷剂在储液器80，与从主制冷剂回路88 j移送到主制冷剂回路88k中的制冷剂进行热交换，被进一步冷却(图9的点E)。
[0109]在储液器80被冷却后的主制冷剂回路88g中的制冷剂在膨胀机构78被减压，成为气液二相状态(图9的点F)。
[0110]在膨胀机构78成为气液二相状态的主制冷剂回路88h中的制冷剂在热交换器76进行热交换，被加热(图9的点G)。此时，水回路98a中的水被冷却，冷却后的水回路98b中的水用于制冷或冷冻。即，热交换器76在主制冷剂回路作为蒸发器发挥功能。
[0111]继而，在热交换器76被加热后的主制冷剂回路88i中的制冷剂经由四通阀90，经由了四通阀90的主制冷剂回路88 j中的制冷剂流入至储液器80，被进一步加热(图9的点H)。在储液器80被加热后的主制冷剂回路88k中的制冷剂被移送到压缩机74。
[0112]另一方面，在图8-2的点P分岔后进入喷射回路96a中的制冷剂在膨胀机构94被减压(图9的点I)。在膨胀机构94被减压的喷射回路96b中的制冷剂在内部热交换器82进行热交换，成为气液二相状态(图9的点J)。继而，在内部热交换器82进行了热交换的喷射回路96c中的制冷剂被从压缩机74的喷射管移送至压缩机74内。之后在压缩机74的压缩动作与制暖运转时相同。即，被压缩、加热而成为高温高压的制冷剂(图9的点A)从压缩机74排出到主制冷剂回路88a。
[0113]此外，在不进行喷射运转的情况下，只要关闭膨胀机构94，使制冷剂不流入至压缩机74的喷射管即可。另外，膨胀机构94的开度通过微型计算机等控制即可。
[0114]此外，在上述说明中，将热交换器76作为使主制冷剂回路中的制冷剂与水回路中的水进行热交换的热交换器(例如，板式热交换器)进行了说明。但是，热交换器76并不局限于此，还可以是使制冷剂与空气进行热交换的热交换器。并且，在水回路中流动的流体也可以不是水，而是其他流体。
[0115]如上所述，本实施方式的热泵装置能够应用于空调机、热泵供热水机、冰箱及制冷机等。
【权利要求】
1.一种压缩机，其具备: 电动机，其具有包括对置的磁铁的转子； 压缩部，其对制冷剂进行压缩； 曲轴，其与所述电动机及所述压缩部连接，以将所述电动机的旋转驱动传递给所述压缩部的方式构成， 该压缩机的特征在于: 以使所述对置的磁铁间的磁力的差分能消除旋转驱动时产生的使所述曲轴挠曲的力的方式配置所述磁铁。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于: 所述对置的磁铁在其与所述转子的旋转轴平行的方向上错位配置， 在其与该旋转轴正交的方向上，所述对置的磁铁的一方具有与另一方不重叠的部分，所述对置的磁铁的所述另一方具有与所述一方不重叠的部分。
3.一种热泵装置，其特征在于: 具备权利要求1或2所述的压缩机。
4.一种空调机，其特征在于: 具备权利要求3所述的热泵装置。
5.一种制冷机，其特征在于: 具备权利要求3所述的热泵装置。
【文档编号】F04C29/00GK203717351SQ201320833657
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】土田和庆, 风间修 申请人:三菱电机株式会社