CN115004512A - 转子、电动机、压缩机、制冷循环装置及空气调节装置 - Google Patents

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CN115004512A CN202080094743.3A CN202080094743A CN115004512A CN 115004512 A CN115004512 A CN 115004512A CN 202080094743 A CN202080094743 A CN 202080094743A CN 115004512 A CN115004512 A CN 115004512A
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Abstract

转子(4)是对压缩制冷剂(20)的压缩机构部(21)进行驱动的电动机(6)中的转子，其中，该转子(4)具有包含多个晶粒(45a)的永久磁铁(45)，多个晶粒(45a)的平均晶粒直径为1.6μm～12μm。电动机(6)具有上述转子(4)和定子(5)。压缩机(10)具有上述电动机(6)、上述压缩机构部(21)以及收容电动机(6)和压缩机构部(21)的容器(30)。制冷循环装置(100)具有：上述压缩机(10)；冷凝器(101)，对从压缩机(10)送出的制冷剂(20)进行冷凝；膨胀装置(102)，使由冷凝器(101)冷凝后的制冷剂膨胀；以及蒸发器(103)，使从膨胀装置(102)流出的制冷剂(20)蒸发。

Description

转子、电动机、压缩机、制冷循环装置及空气调节装置
技术领域
本公开涉及转子、电动机、压缩机、制冷循环装置及空气调节装置。
背景技术
具有压缩制冷剂的压缩机构部和驱动压缩机构部的电动机的压缩机正在普及。例如，参照专利文献1。在专利文献1中，电动机的转子具有转子铁芯和***转子铁芯的磁铁***孔的永久磁铁。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5661903号公报(例如参照段落0023、图24)
发明内容
发明要解决的课题
但是，由于压缩机的电动机配置在高温的制冷剂的气氛中，所以在转子的磁铁***孔内的永久磁铁中，存在产生不可逆退磁的情况。
本公开的目的在于，防止转子的永久磁铁的不可逆退磁的产生。
用于解决课题的方案
本公开的一方式的转子是对压缩制冷剂的压缩机构部进行驱动的电动机中的转子，其中，该转子具有包含多个晶粒的永久磁铁，所述多个晶粒的平均晶粒直径为1.6μm～12μm。
本公开的另一方式的转子是对压缩制冷剂的压缩机构部进行驱动的电动机中的转子，其中，该转子具有包含多个晶粒的永久磁铁，所述多个晶粒的平均晶粒直径为2.0μm～9.9μm。
发明的效果
根据本公开，能够防止转子的永久磁铁的不可逆退磁的产生。
附图说明
图1是表示实施方式1的制冷循环装置的结构的图。
图2是表示实施方式1的压缩机的结构的剖视图。
图3是表示实施方式1的电动机的结构的剖视图。
图4是表示实施方式1的电动机的转子的永久磁铁的多晶组织的示意图。
图5是表示实施方式1的转子的永久磁铁的晶粒的平均晶粒直径与顽磁力的关系的曲线图。
图6是表示实施方式1的转子的永久磁铁的制造工序的流程图。
图7是表示永久磁铁的镝含有率与剩余磁通密度的关系、及镝含有率与顽磁力的关系的曲线图。
图8是表示实施方式1的转子的永久磁铁的退磁曲线、以及比较例的永久磁铁的退磁曲线的图。
图9是表示驱动实施方式1的电动机的电动机驱动装置的结构的图。
图10是表示实施方式1的空气调节装置的结构的图。
图11是表示实施方式2的转子的永久磁铁的晶粒的平均晶粒直径与顽磁力的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式的转子、电动机、压缩机、制冷循环装置及空气调节装置进行说明。以下的实施方式仅是例子，能够对实施方式进行适当组合以及对各实施方式进行适当变更。
另外，在本说明书中，使用国际标准ISO817规定的以“R”开始的制冷剂编号来说明“制冷剂”的种类。
《实施方式1》
〈制冷循环装置〉
图1是表示实施方式1的制冷循环装置100的结构的图。如图1所示，制冷循环装置100具有压缩机10、蓄积器15、冷凝器101、作为减压装置的膨胀阀102以及蒸发器103。压缩机10、蓄积器15、冷凝器101、膨胀阀102以及蒸发器103通过配管110连接，由此构成制冷剂回路120。在制冷剂回路120中，储存在蓄积器15中的制冷剂20循环。
接着，对制冷循环装置100的动作进行说明。压缩机10压缩从蓄积器15吸入的制冷剂20，并将其作为高温高压的制冷剂气体送出。冷凝器101在从压缩机10送出的制冷剂气体与介质(例如空气)之间进行热交换，以冷凝制冷剂气体并将其作为液体制冷剂送出。膨胀阀102使从冷凝器101送出的液体制冷剂膨胀，并将其作为低温低压的液体制冷剂送出。蒸发器103在从膨胀阀102送出的低温低压的液体制冷剂与介质(例如空气)之间进行热交换，使液体制冷剂蒸发，作为制冷剂气体送出。从蒸发器103送出的制冷剂气体经由蓄积器15再次返回压缩机10而被压缩。这样，制冷剂20沿着图1中的箭头所示的路径在制冷剂回路120中循环。即，在制冷剂回路120中，制冷剂20按照压缩机10、冷凝器101、膨胀阀102及蒸发器103的顺序循环。
制冷剂20例如由烃构成。在实施方式1中，制冷剂20是R290(即丙烷)。由于制冷剂20为R290，因此与其它的制冷剂(例如R32)相比，能够使从压缩机10排出的制冷剂20的温度(以下，也称为“排出温度”)的最大值降低。在实施方式1中，制冷剂20的排出温度的最大值为100℃以下。具体而言，制冷剂20的排出温度的最大值为95℃。
另外，R290的相对介电常数为1.6～1.9，比其它的制冷剂的相对介电常数(例如，R32的相对介电常数为13)小。因此，通过使用R290作为制冷剂20，压缩机10内部的相对介电常数变小，抑制了漏电流。另外，R290的全球变暖潜能值小于R32的全球变暖潜能值。
〈压缩机的结构〉
接着，对实施方式1的压缩机10的结构进行说明。图2是表示实施方式1的压缩机10的结构的剖视图。压缩机10例如是回转式压缩机。压缩机10具备压缩制冷剂20的压缩机构部2和驱动压缩机构部2的电动机6。压缩机构部2和电动机6通过旋转轴7连结。另外，在以下的说明中，将与旋转轴7平行的方向称为“轴向”，将与轴向正交的方向称为“径向”或“宽度方向”，将沿着以旋转轴7为中心的圆的圆周的方向称为“周向”。
压缩机构部2具有缸体21、旋转活塞23、上侧框架24以及下侧框架25。缸体21具有以旋转轴7为中心的圆筒状的缸室22。旋转轴7的偏心轴部8位于缸室22。旋转活塞23与偏心轴部8连结。
缸体21还具有经由吸入管31与蓄积器15连接的吸入口29。吸入口29是从蓄积器15供给的制冷剂20所流动的通路。
上侧框架24封闭缸室22的上侧端部。下侧框架25封闭缸室22的下侧端部。即，缸室22是上侧框架24与下侧框架25之间的空间。
压缩机构部2和电动机6被收容在作为容器的密闭容器30内。密闭容器30例如为圆筒状。
压缩机10还具有通过密闭容器30内的制冷剂20和储存在密闭容器30内的冷冻机油18。冷冻机油18储存在密闭容器30的下部。冷冻机油18是对压缩机构部2与旋转轴7之间进行润滑的润滑油。在实施方式1中，冷冻机油18是合成油。冷冻机油18例如是聚亚烷基二醇油(以下也称为“PAG油”)。
PAG油的密度是0.96g/cm3～1.02g/cm3。在此，作为上述制冷剂20的一例的R290的密度为0.37g/cm3～0.59g/cm3。也就是说，在实施方式1中，冷冻机油18的密度比制冷剂20的密度大。因此，在实施方式1中，在密闭容器30的下部配置冷冻机油18的富油层，在密闭容器30的上部配置制冷剂20的富制冷剂层。另外，冷冻机油18并不限定于PAG油，也可以是多元醇酯油、聚乙烯醚油、烷基苯油等其它的合成油。另外，作为冷冻机油18，优选选择即使在制冷剂20溶解的情况下也能够充分润滑压缩机10且具有不降低压缩机10的效率的粘度的油。例如，40℃时的基础油的运动粘度优选为5cSt～300cSt左右。另外，冷冻机油18中也可以含有阻燃剂。由此，能够有效地抑制冷冻机油18的燃烧反应。作为阻燃剂，例如优选卤素系阻燃剂、磷系阻燃剂、或将它们组合而成的阻燃剂。
在储存于密闭容器30的下部的冷冻机油18中溶解有制冷剂20的一部分。在此，作为冷冻机油18使用的PAG油是氧化丙烯与氧化乙烯的共聚物。通过调节氧化丙烯与氧化乙烯的共聚比，调节R290在PAG油中的相溶性，使得R290与PAG油分离成两层。其结果，由于防止了由溶解于PAG油中的R290引起的稀释化，因此，能够利用具有足够大的粘度的PAG油润滑压缩机构部2。此外，由于PAG油的密度大于R290的密度，因此，能够降低R290在PAG油中的溶解性。
冷冻机油18通过旋转轴7的内部而被供给到压缩机构部2。在旋转轴7的内部形成有沿轴向延伸的第一供油通路7a和从第一供油通路7a向径向分支的多个第二供油通路7b、7c、7d、7e。第一供油通路7a从旋转轴7的下端朝向电动机6本体(即，图2中的上方)延伸。冷冻机油18从第二供油通路7b、7c、7d、7e向压缩机构部2和旋转轴7滑动的部分供给。
电动机6例如是无刷DC马达。电动机6在制冷剂20流动的方向上配置在比压缩机构部2靠下游侧的位置。另外，关于电动机6的结构，将在后面叙述。
压缩机10还具有安装在密闭容器30的上部的排出管35和端子36。排出管35将被压缩机构部2压缩后的制冷剂20排出到密闭容器30的外部。从后述的驱动电路(图9中的电动机驱动装置60)经由端子36向电动机6供给驱动电流。
〈压缩机的动作〉
接着，对压缩机10的动作进行说明。通过从端子36向电动机6供给驱动电流，电动机6的转子4旋转。随着转子4的旋转，旋转轴7旋转，与旋转轴7的偏心轴部8连结的旋转活塞23也旋转。
储存于蓄积器15的低温低压的制冷剂气体通过吸入管31及吸入口29而被吸入到缸室22。被吸入的低温低压的制冷剂气体通过旋转活塞23的旋转而被压缩。被压缩的低温低压的制冷剂气体成为高温高压的制冷剂气体，朝向电动机6侧上升。由此，电动机6的周围被高温高压的气体制冷剂覆盖。之后，高温高压的制冷剂气体在通过电动机6中的空间(例如后述的定子5与转子4之间、图3所示的定子5的凹部51b以及转子4中的贯穿孔等)之后，从排出管35排出，流入图1所示的冷凝器101。
当高温高压的制冷剂气体从排出管35排出时，少量的冷冻机油18也从排出管35排出。在压缩机10是回转式压缩机的情况下，从排出管35排出的冷冻机油18的量例如为储存在密闭容器30内的冷冻机油18的量的2.0％以下。这里，当冷冻机油18是PAG油时，PAG油能够溶解液体制冷剂2.0％以上。因此，从排出管35排出的PAG油在冷凝器101中不与液体制冷剂分离而被冷凝，并被送出到膨胀阀102。
在图1所示的膨胀阀102中，液体制冷剂如上所述被减压而成为气液二相状态，与少量PAG油一起向蒸发器103移动。在蒸发器103中，PAG油处于溶解于液相中的状态。在蒸发器103内，液体制冷剂被气化。随着液体制冷剂的气化，PAG油逐渐析出。在液体制冷剂被气化时，制冷剂与PAG油成为分离的状态。另外，在低压空间的制冷剂向油中的溶解量少的情况下，油的粘度有增加的倾向。在实施方式1中，由于构成PAG油的基础油的粘度等级设定得较低(例如，粘度等级ISO VG32～68左右)，所以PAG油能够不增加粘度地与制冷剂20移动，返回压缩机10。
另外，压缩机10不限于作为高压壳式压缩机的一例的回转式压缩机，也可以是低压压缩机或涡旋式压缩机。
〈电动机的结构〉
图3是表示实施方式1的电动机6的结构的剖视图。电动机6具有定子5和能够旋转地配置在定子5的内侧的转子4。即，电动机6是被称为内转子型的电动机。在定子5与转子4之间形成有例如0.3mm～1.0mm的间隙。
〈定子的结构〉
定子5具有定子铁芯50和卷绕在定子铁芯50上的线圈55。定子铁芯50通过热装、压入或焊接等组装在图2所示的压缩机10的密闭容器30中。
定子铁芯50例如通过将多个分割铁芯5A在周向上连结而构成。分割铁芯5A具有磁轭部51和从磁轭部51向径向内侧延伸的齿部52。磁轭部51在其周向外侧的端部具有连结部51a。在周向上邻接的多个分割铁芯5A经由连结部51A而连结。另外，定子5不限于连结多个分割铁芯5A的结构，也可以由单一的环状的芯构成。
多个磁轭部51彼此连结，从而形成环状的磁轭本体。多个齿部52在周向上以一定间隔配置。在图3中，齿部52的数量为9个。此外，齿部52的数量不限定于9个，只要是2个以上即可。
在周向上邻接的多个齿部52之间形成有作为收容线圈55的空间的槽53。线圈55为了维持绝缘性由包覆材料绝缘。作为包覆材料，例如，也可以在线圈55的内侧使用聚酯(PE)且在线圈55的外侧使用聚酰胺(PA)。另外，也可以在线圈55的内侧使用改性聚酯或聚酯酰亚胺(PEI)且在线圈55的外侧使用改性聚酰胺或聚酰胺酰亚胺(PAI)。并且，也可以在线圈55的内侧及外侧使用PAI。通过使用这样的绝缘材料，即使在因图1所示的冷冻机油18水解而产生酸的情况下，也能够维持线圈55的绝缘性。
磁轭部51在其外周面还具有从径向外侧朝向内侧凹陷的凹部51b。分割铁芯5A由在轴向上层叠的多个电磁钢板构成。多个电磁钢板通过磁轭部51的多个铆接部57和齿部52的铆接部58而被固定。一张电磁钢板的板厚例如为0.1mm～0.5mm。在实施方式1中，构成分割铁芯5A的一张电磁钢板的板厚为0.25mm。另外，由于定子5与转子4相比铁损容易变大，因此优选使用板厚薄的电磁钢板。因此，构成分割铁芯5A的一张电磁钢板的板厚优选比构成后述的转子铁芯40的一张电磁钢板的板厚薄。由此，定子5的铁损难以变大，因此能够抑制定子5的温度上升。
在定子铁芯50与线圈55之间也可以配置树脂制的绝缘部(未图示)。绝缘部通过将树脂的成形体安装在定子铁芯50上或与定子铁芯50一体成形而形成。绝缘部例如由聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、液晶聚合物(LCP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂构成。另外，为了提高强度，在绝缘部中也可以含有10％～60％的玻璃纤维。此外，在绝缘部中，作为树脂，使用低聚物含有率为1.5重量％以下的低聚物。由此，能够抑制低聚物溶出到在制冷剂回路120中循环的制冷剂20或冷冻机油18中，能够防止低聚物堵塞在配管110内。因此，能够提供具有制冷剂20与冷冻机油18的适合性优异、低聚物的抽出少的定子5的电动机6。另外，通过将具有该电动机6的压缩机10用于制冷循环装置100，能够提供可靠性高的制冷循环装置100。
〈转子的结构〉
下面，说明实施方式1的转子4的结构。转子4具有转子铁芯40和安装于转子铁芯40的永久磁铁45。转子铁芯40由在轴向上层叠的多个电磁钢板构成。一张电磁钢板的板厚例如为0.1mm～0.7mm。在实施方式1中，构成转子4的一张电磁钢板的板厚为0.35mm。
在此，如图2所示，在将转子铁芯40的轴向长度(即，转子铁芯40的层叠厚度)设为Lr，将密闭容器30的内部空间V的宽度方向的尺寸(即，内径)设为Dc时，转子铁芯40的轴向长度Lr相对于密闭容器30的尺寸Dc的比Lr/Dc满足以下的式(1)。
0.2≤Lr/Dc≤1.1 (1)
通过使比Lr/Dc为式(1)的上限值1.1以下，在转子4的上端部与端子36之间确保足够大的空间体积，因此，能够增多从压缩机10排出的制冷剂20的体积流量。另外，通过使比Lr/Dc为式(1)的下限值0.2以上，还能够产生为了驱动压缩机构部2所需的电动机6的扭矩。
转子铁芯40具有固定旋转轴7的轴孔44。在轴孔44中通过热装、压入或粘接等固定有旋转轴7。在转子铁芯40的外周，为了提高转子4的刚性，固定有圆筒状的保持部46。保持部46通过粘接剂、压入、热装或冷装固定在转子铁芯40的外周。保持部46例如由碳纤维增强塑料(CFRP)、不锈钢以及树脂中的任意一种材料形成。
如图3所示，转子铁芯40具有供永久磁铁45***的磁铁***孔41。在实施方式1中，转子铁芯40具有多个(在图3中为6个)磁铁***孔41。一个磁铁***孔41相当于一个磁极。由于上述定子5的槽53的数量为9个，因此电动机6的极数和槽数的组合为6极9槽。另外，磁铁***孔41的数量不限于6个，只要是2个以上即可。
如图3所示，一个磁铁***孔41例如在从轴向上侧观察时形成为V字状。另外，在磁铁***孔41的周向两端部形成有作为漏磁通抑制孔的隔磁磁桥42。隔磁磁桥42与转子铁芯40的外周之间的部分为薄壁部，因此，相邻的磁极间的漏磁通被抑制。另外，磁铁***孔41的形状不限于V字状。
在实施方式1中，在一个磁铁***孔41中***有例如两个永久磁铁45。为了防止永久磁铁45从磁铁***孔41脱落，在转子4的轴向两端部分别固定有图2所示的端板47、48。另外，在一个磁铁***孔41中***至少一个永久磁铁45即可。另外，在端板47、48上也可以具备用于改善转子4的旋转平衡的平衡配重(未图示)。
永久磁铁45例如为板状。在实施方式1中，永久磁铁45为平板状。永久磁铁45在俯视时为长方形状。永久磁铁45的厚度例如为定子5与转子4之间的间隙的2.5倍以上。永久磁铁45的厚度例如为2.0mm。永久磁铁45的轴向长度例如比转子铁芯40的轴向长度Lr稍小。由此，能够使永久磁铁45向磁铁***孔41的安装变得容易，并且能够确保足够大的磁力。其结果，电动机6能够产生为了驱动压缩机构部2所需的扭矩，并且还能够抑制向密闭容器30流动的漏电流。
***到1个磁铁***孔41中的2个永久磁铁45在外侧具有相同的磁极。例如，永久磁铁45的外侧为N极，内侧为S极。另外，***磁铁***孔41的永久磁铁45具有与***邻接的磁铁***孔41的永久磁铁45不同的磁极。例如，***到邻接的磁铁***孔41中的永久磁铁45的外侧为S极，内侧为N极。
图4是表示永久磁铁45的多晶组织的示意图。如图4所示，永久磁铁45具有由多个晶粒45a构成的多晶组织。多个晶粒45a之间被晶界相45b隔开。多个晶粒45a中的每一个被磁化。多个晶粒45a分别在相同方向被磁化，由此，永久磁铁45在一个方向产生磁通。在实施方式1中，在永久磁铁45的短边方向上产生磁通。晶粒45a及晶界相45b含有钕(Nd)、铁(Fe)及硼(B)。即，永久磁铁45由钕稀土类磁铁构成。
在实施方式1中，永久磁铁45不含镝(Dy)。另外，在实施方式1中，永久磁铁45也不含有铽(Tr)。即，在实施方式1中，永久磁铁45中的Dy的含有率(以下称为“Dy含有率”)和永久磁铁45中的Tr的含有率(以下称为“Tr含有率”)为0重量％。Dy和Tr是稀土资源，因此价格高。在实施方式1中，由于永久磁铁45中的Dy含有率以及永久磁铁45中的Tr含有率为0重量％，因此能够降低永久磁铁45的成本。另外，永久磁铁45也可以含有小于0.1重量％的Dy或小于0.1重量％的Tr、或含有这两者。
在实施方式1中，永久磁铁45的多个晶粒45a的平均直径(以下称为“平均晶粒直径”)为1.6μm～12μm。
下面，对永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径的测定方法的一例进行说明。首先，通过研磨永久磁铁45的截面而加工成镜面后，使用腐蚀液蚀刻晶界相45b。然后，通过光学显微镜，将晶界相45b被蚀刻的截面放大到数百倍到2000倍的范围内的倍率进行观察，取得观察图像。然后，通过图像处理等方法，从观察图像测定晶粒45a的截面面积。然后，计算具有与测定的截面面积相同的面积的圆的直径、即圆当量直径，作为晶粒45a的粒径。永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径是多个晶粒45a的圆当量直径的平均值。另外，考虑到晶粒45a的大小的偏差，也可以在光学显微镜下观察时选择永久磁铁45的多个截面。另外，永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径也可以基于多个晶粒45a分别在观察图像中占据的面积的比例来计算。
图5是表示永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径与永久磁铁45的顽磁力的关系的曲线图。在图5中，横轴通过对数刻度表示永久磁铁45的晶粒45a的平均晶体粒径[μm]，纵轴表示永久磁铁45的顽磁力[kA/m]。在图5中，顽磁力H1是即使在电动机6被配置在100℃以下的制冷剂20的气氛中的情况下，也使永久磁铁45不产生不可逆退磁的顽磁力(即退磁耐力)。顽磁力H1例如通过实验求出。在实施方式1中，为了使永久磁铁45的顽磁力为顽磁力H1以上，使永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径在1.6μm～12μm的范围R1内。换言之，由于永久磁铁45具有顽磁力H1以上的顽磁力，所以永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径的偏差在范围R1内被容许。
接着，对永久磁铁45的制造方法进行说明。图6是表示永久磁铁45的制造工序的一例的流程图。首先，在步骤ST1中，含有Nd、Fe及B的磁铁材料在真空熔解炉中熔解，然后，流入铸模，由此制作铸锭。
在步骤ST2中，在氮气或氦气等非活性气体的气氛中，通过气流粉碎机将铸锭粉碎，从而制备平均粒径为1.6μm～12μm的微粉。
在步骤ST3中，通过在施加了磁场的模具内进行的磁场成形压制，将微粉成形为预先确定的形状。由此，制作出进行了磁取向的成形体。
在步骤ST4中，通过在真空烧结炉中进行热处理来对成形体进行烧固。由此，制作烧结体。
在步骤ST5中，通过烧结体被追加加工(例如，表面处理和尺寸调整等)，从而完成永久磁铁45的制造。
另外，在步骤ST3中，也可以不对微粉进行磁场成形压制，而采用在容器内进行磁取向的无压制方法。在无压制法中，在磁取向时，微粉在容器内自由旋转，磁取向度提高，因此能够进一步提高永久磁铁45的顽磁力。
接着，对永久磁铁45的顽磁力与剩余磁通密度的关系进行说明。通常，永久磁铁的顽磁力因温度上升而降低。一般地，在高温(例如，130℃左右)的制冷剂的气氛中配置有电动机的情况下，转子的永久磁铁的顽磁力降低。例如，随着温度升高，永久磁铁的顽磁力以约0.55％/ΔK的比率降低。在该情况下，高温时的永久磁铁的顽磁力比常温(例如，20℃)时的永久磁铁的顽磁力低60.5％。为了抑制顽磁力的降低，有时向永久磁铁添加作为重稀土类元素的Dy或Tr，但通过Dy或Tr的添加，剩余磁通密度降低。
另外，一般而言，永久磁铁的剩余磁通密度(即，磁力)因温度上升而降低。一般而言，在高温(例如，130℃左右)的制冷剂的气氛中配置有电动机的情况下，转子的永久磁铁的剩余磁通密度降低。例如，随着温度升高，永久磁铁的剩余磁通密度以约0.12％/ΔK的比率降低。在该情况下，高温时的永久磁铁的剩余磁通密度比常温(例如，20℃)时的永久磁铁的剩余磁通密度低13.2％。为了抑制剩余磁通密度的降低，需要增加永久磁铁的体积。
图7是表示永久磁铁中含有的Dy含有率与顽磁力的关系、以及Dy含有率与剩余磁通密度的关系的曲线图。在图7中，横轴表示Dy含量[重量％]，右侧的纵轴表示剩余磁通密度[T]，左侧的纵轴表示顽磁力[kA/m]。另外，在图7中，永久磁铁是钕稀土类磁铁。
如图7所示，永久磁铁的顽磁力与Dy含有率成比例地增加。另一方面，表示永久磁铁的磁力的大小的剩余磁通密度与Dy含有率成比例地减少。即，为了确保永久磁铁不产生不可逆退磁的足够大的顽磁力，优选增大Dy含有率。另一方面，为了确保使电动机的输出及效率提高的足够大的剩余磁通密度，优选减小Dy含有率。这样，在永久磁铁中，难以使顽磁力及剩余磁通密度这两者都足够大。另外，由于Dy价格高，所以增加了永久磁铁的成本。
在实施方式1中，如上所述，永久磁铁45中的Dy含有率为0重量％。因此，在永久磁铁45中，确保了足够大的剩余磁通密度。关于永久磁铁45的顽磁力，如上所述，通过使永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径为1.6μm～12μm，即使永久磁铁45中的Dy含有率为0重量％，永久磁铁45也具有图5所示的顽磁力H1以上的顽磁力。即，在实施方式1中，永久磁铁45能够充分地增大顽磁力和剩余磁通密度这两者。
下面，与比较例的永久磁铁对比，说明实施方式1的转子4的永久磁铁45的顽磁力及剩余磁通密度。比较例的永久磁铁的平均晶粒直径例如为20μm～30μm。图8是表示实施方式1的永久磁铁45的退磁曲线C1和比较例的永久磁铁的退磁曲线C2的图。退磁曲线C2是具备具有比较例的永久磁铁的转子的电动机配置在130℃的制冷剂的气氛中时的永久磁铁的退磁曲线。在图8中，横轴表示顽磁力[kA/m]，纵轴表示剩余磁通密度[T]。在图8中，示出了顽磁力越靠近横轴的左侧越大以及剩余磁通密度越靠近纵轴的上侧越大的情况。
从图8所示的退磁曲线C1及C2可知，实施方式1的永久磁铁45的顽磁力及剩余磁通密度分别比比较例的永久磁铁的顽磁力及剩余磁通密度大。即，在实施方式1中，通过使永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径为1.6μm～12μm，能够使永久磁铁45的顽磁力比比较例的永久磁铁的顽磁力大。另外，在实施方式1中，由于永久磁铁45中的Dy含有率为0重量％，因此，能够使永久磁铁45的剩余磁通密度大于比较例的永久磁铁的剩余磁通密度。
另外，在实施方式1中，在压缩机10中，通过使用R290作为制冷剂20，将配置电动机6的制冷剂20的气氛温度的上限值抑制在100℃以下(具体而言，95℃)，因此，能够使实施方式1的永久磁铁45的顽磁力和剩余磁通密度分别比比较例的永久磁铁的顽磁力和剩余磁通密度大。
〈电动机驱动装置的结构〉
接着，对作为驱动实施方式1的电动机6的驱动电路的电动机驱动装置60进行说明。图9是表示电动机驱动装置60的结构的图。
电动机驱动装置60具有转换器70、逆变器80、电源电压检测部61、直流电压检测部62和控制装置65。转换器70将从作为外部电源的商用交流电源11供给的交流电压转换为直流电压。转换器70具有整流器70a。整流器70a经由电抗器63连接到商用交流电源11。通过使用小型的电抗器63，电动机驱动装置60容易安装在电动机6上。
整流器70a具有多个开关元件71a、71b、第一二极管72a和第二二极管72b。开关元件71a、71b例如是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。此外，开关元件71a、71b不限定于MOSFET，也可以是使用了硅(Si)、碳化硅(SiC)、或者氮化镓(GaN)的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等其它的晶体管。
通过连接第一二极管72a的阳极侧和第二二极管72b的阴极侧，构成由第一二极管72a和第二二极管72b构成的串联电路。第一二极管72a和第二二极管72b的连接点是整流器70a的输入端。另外，第一二极管72a和第二二极管72b的串联电路的两端分别是整流器70a的输出端。
转换器70还可以具有平滑电容器73a、73b，该平滑电容器73a、73b使从整流器70a输出的直流电压平滑。
从转换器70输出的直流电压的最大值大于商用交流电源11的电压的峰值。在从转换器70输出的直流电压的最大值的平均值为Vdcmax，商用交流电源11的电压的峰值为Va时，Vdcmax相对于Va之比Vdcmax/Va满足以下的式(2)。
1.2≤Vdcmax/Va≤2.0 (2)
通过比Vdcmax/Va在式(2)的下限值1.2以上，能够产生为了驱动压缩机构部2(参照图2)所需的供给电动机6的电压。另外，通过比Vdcmax/Va在式(2)的上限值2.0以下，能够抑制从电动机6流向密闭容器30的漏电流。
另外，与从转换器70输出的电压的电压值对应地设定电动机6的定子5的线圈55的匝数。线圈55的匝数被设定为，在同一转速下，无负载感应电压的峰值大于从转换器70输出的直流电压的平均值。在将无负载感应电压的峰值设为Vb，将从转换器70输出的直流电压的平均值设为Vdc时，Vb相对于Vdc之比Vb/Vdc满足以下的式(3)。
1.1≤Vb/Vdc≤2.5 (3)
通过使比Vb/Vdc为式(3)的下限值1.1以上，并配合转换器70的整流器70a中的开关动作，能够将电动机6以高效率从低速运转驱动到高速运转。此外，通过使比Vb/Vdc为式(3)的上限值2.5以下，能够抑制从电动机6流向密闭容器30的漏电流。
逆变器80连接于转换器70。逆变器80将从转换器70供给的直流电压转换为所希望的高频电压，并输出到电动机6。逆变器80具有多个(图7中为6个)逆变器开关81a～81f、以及多个(图7中为6个)续流二极管82a～82f。
逆变器开关81a～81f例如是使用了Si、SiC或GaN的绝缘栅双极晶体管。另外，逆变器开关81a～81f不限于绝缘栅双极晶体管，也可以是MOSFET等其它的晶体管。当将MOSFET用于逆变器开关81a～81f的情况下，逆变器开关81a～81f也可以是超结结构的MOSFET。逆变器开关81a～81f的接通断开的定时基于载波来决定。载波由具有一定振幅的三角波构成。载波的频率例如为4kHz～100kHz。由此，电动机驱动装置60能够在抑制漏电流的同时，使电动机6以140rps以上的速度高速旋转。另外，通过使逆变器80的开关频率为4kHz以上且100kHz以下，能够使电动机6多极化至8极以上而小型化。
续流二极管82a～82f例如使用SiC。续流二极管82a～82f抑制逆变器开关81a～81f将电流从接通变为断开时产生的反电动势。
电源电压检测部61检测商用交流电源11的电源电压作为检测信息，并将该检测信息输出到控制装置65。电源电压检测部61例如是运算放大器。直流电压检测部62检测多个平滑电容器73a、73b的两端的电压作为检测信息，并将该检测信息输出到控制装置65。直流电压检测部62例如是运算放大器。控制装置65基于从电源电压检测部61以及直流电压检测部62输出的检测信息，使整流器70a的开关元件71a、71b进行接通断开动作。
控制装置65根据运转条件在商用交流电源11的预先确定的区间或者整个区间中，使开关元件71a、71b进行接通断开动作(即，同步整流动作)，由此抑制商用交流电源11中包含的高次谐波成分，改善电动机6的功率因数。此外，控制装置65使供给到逆变器80的直流电压的值升高到商用交流电源11的电压的峰值以上，从而能够以高效率和高输出驱动电动机6。另外，所谓基于开关元件71a、71b的规定的开关动作，是20kHz以上且100kHz以下。由此，能够使向逆变器80供给的直流电压的值上升。
电动机6经由图2所示的端子36连接到逆变器80。电动机6通过进行基于逆变器80所具备的逆变器开关81a～81f的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制的可变速驱动，能够使转速和扭矩可变，进行从低速到高速的大范围的运转。
〈空气调节装置〉
接着，对实施方式1的空气调节装置150进行说明。图10是概略地表示实施方式1的空气调节装置150的结构的图。如图10所示，空气调节装置150具有室内机151、制冷剂配管152和室外机153。室内机151和室外机153通过制冷剂配管152连结，从而构成制冷剂回路120。空气调节装置150例如能够进行从室内机151吹送冷空气的制冷运转或吹送暖空气的制热运转等运转。
室内机151具有电动机151a、室内送风机151b和壳体151c。电动机151a是用于驱动室内送风机151b的驱动源。室内送风机151b通过由电动机151a驱动而吹送空气。壳体151c覆盖电动机151a和室内送风机151b。
室内机151还具有室内侧热交换器151d。室内侧热交换器151d进行制冷剂20(参照图1)与空气的热交换。
室外机153具有电动机153a、室外送风机153b、压缩机10和壳体153c。电动机153a是用于驱动室外送风机153b的驱动源。室外送风机153b由电动机153a驱动，由此吹送空气。壳体153c覆盖电动机153a、室外送风机153b、压缩机10以及热交换器。
室外机153还具有室外侧热交换器153d和四通阀(未图示)。室外侧热交换器153d进行制冷剂20(参照图1)与室外的空气的热交换。四通阀是切换制冷剂20的流动方向的阀。
室外机153的四通阀使从压缩机10送出的高温高压的制冷剂气体在制冷运转时流向室外侧热交换器153d，在制热运转时流向室内侧热交换器151d。即，在制冷运转时，室外侧热交换器153d作为图1所示的冷凝器101发挥功能，室内侧热交换器151d作为图1所示的蒸发器103发挥功能。另一方面，在制热运转时，室内侧热交换器151d作为冷凝器101发挥功能，室外侧热交换器153d作为蒸发器103发挥功能。这样，通过在图1所示的制冷循环装置100中追加四通阀，空气调节装置150能够具备制冷循环装置100。
另外，实施方式1的制冷循环装置100除了空气调节装置150以外，也可以设置于冰箱或冰柜等其它的家电设备。
〈实施方式1的效果〉
如以上说明的那样，根据实施方式1，通过永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径为1.6μm～12μm，永久磁铁45具有图5所示的顽磁力H1以上的顽磁力，所以能够防止永久磁铁45产生不可逆退磁。由此，能够提高具备具有永久磁铁45的转子4的电动机6的输出及效率。
另外，根据实施方式1，永久磁铁45中的Dy含有率以及永久磁铁45中的Tr含有率为0重量％。由此，能够增大永久磁铁45的剩余磁通密度。另外，由于永久磁铁45不含有作为高价的元素的Dy和Tr，所以，能够降低永久磁铁45的成本。
另外，根据实施方式1，在压缩机10内，作为制冷剂20，使用排出温度的上限温度为95℃的R290，因此能够防止永久磁铁45产生不可逆退磁。
为了抑制温度上升引起的永久磁铁的剩余磁通密度的降低，考虑通过增加转子的层叠厚度引起的永久磁铁的体积增加、或者增加向电动机的供给电压、电动机的转速、线圈的匝数、逆变器的载波频率、以及转换器的开关频率中的任一个，来补偿电动机的输出以及效率的降低。但是，在使用R32作为通过压缩机的密闭容器内的制冷剂的情况下，存在从电动机流向密闭容器的漏电流增加的课题。其结果，决定了转子的层叠厚度、向电动机的供给电压等的上限值，电动机的输出及效率的提高存在极限。根据实施方式1，由于电动机6配置在相对介电常数小的R290的气氛中，因此能够抑制从电动机6流向密闭容器30的漏电流。因此，与现有的电动机相比，能够增加转子4的层叠厚度、增加向电动机6的供给电压、电动机6的转速、线圈55的匝数、逆变器80的载波频率以及转换器70的开关频率。其结果，能够抑制漏电流，并且提高电动机6的输出以及效率。
《实施方式1的变形例》
在实施方式1中，作为排出温度的最大值为100℃以下的制冷剂20的一例，列举R290，对配置在R290的气氛中的电动机6的转子4进行了说明。但是，除了R290之外，也存在在100℃以下使用的制冷剂20。另外，也存在在比100℃稍高的温度下使用的制冷剂20。因此，在实施方式1的变形例中，对配置在100℃附近的其它的制冷剂的气氛中的电动机的转子进行说明。在实施方式1的变形例中，说明具备即使在电动机6配置于100℃附近的其它的制冷剂的气氛中的情况下也不产生不可逆退磁的永久磁铁的转子、具备该转子的电动机以及具备该电动机的压缩机。实施方式1的变形例的压缩机在制冷剂的种类方面与上述压缩机10不同。
在实施方式1的变形例的压缩机10中，制冷剂20包含R1123(即，1，2-三氟乙烯)、R1234yf(即，氟烯烃)、R1132E(即，反式-1，2-二氟乙烯)、R454A和R454C中的任一个以上。在压缩机10中，这些制冷剂的排出温度的最大值为97℃～103℃。具体而言，在压缩机10中，R1123在使用上限温度98℃以下使用，R1234yf在使用上限温度99℃以下使用。另外，R1132E在使用上限温度98℃以下使用，R454A在使用上限温度103℃以下使用。R454C在使用上限温度97℃以下使用。
另外，即使在使上述制冷剂与其它的制冷剂混合的情况下，制冷剂20也在使用上限温度100℃附近的温度下使用。在实施方式1的变形例中，制冷剂20也可以是混合了两种以上的乙烯系氟化烃的制冷剂。例如，制冷剂20也可以使用将R1132和R32混合而成的混合制冷剂。该混合制冷剂中的R1132的比例例如优选为40wt％～60wt％。并且，R1132也可以与其它的制冷剂混合。例如，与R1132混合的制冷剂能够使用例如R1141(即，氟乙烯)、R1132a(即，1，1-二氟乙烯)、R1132(E)、R1132(Z)(即，顺式-1，2-二氟乙烯)。
此外，在实施方式1的变形例中，R1123也可以与R1234ze(E)(即，反式-1，3，3，3-四氟丙烯)、R1234ze(Z)(即，顺式-1，3，3，3-四氟丙烯)、R134a(即，1，1，2-四氟乙烷)、R125(即，1，1，1，2，2-五氟乙烷)混合。另外，R1123也可以与R32、R1234yf、R1234ze(E)、R1234ze(Z)、R134a及R125中的至少两种以上的制冷剂混合。此外，上述R454A和R454C是R1234yf与R32的混合制冷剂。
即使在制冷剂20包含R1123、R1234yf、R1132(E)、R454A及R454C中的任一个以上的情况下，通过使永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径为1.6μm～12μm，永久磁铁45具有顽磁力H1以上的顽磁力，因此也能够防止永久磁铁45产生不可逆退磁。
《实施方式2》
在实施方式1中，对配置在100℃以下的制冷剂的气氛中的电动机6的转子4进行了说明。在实施方式2中，对配置在120℃以下的制冷剂的气氛中的电动机的转子进行说明。具体而言，在实施方式2中，说明具备即使在电动机6配置于比110℃大且120℃以下的制冷剂的气氛中的情况下也不产生不可逆退磁的永久磁铁的转子、具备该转子的电动机以及具备该电动机的压缩机。实施方式2的转子和电动机在永久磁铁的晶粒的平均晶粒直径所要求的条件方面与实施方式1的转子4和电动机6不同。另外，实施方式2的压缩机在永久磁铁的晶粒的平均晶粒直径所要求的条件和制冷剂的种类这一点上与实施方式1的压缩机10不同。除了这些点以外，实施方式2与实施方式1相同。因此，在以下的说明中，参照图1至图4。
如图2所示，实施方式2的压缩机10具有密闭容器30、通过密闭容器30内的制冷剂20、压缩制冷剂20的压缩机构部2和驱动压缩机构部2的电动机6。在实施方式2的压缩机10中，制冷剂20包含R454B、R463A及R466A中的任一个以上。在压缩机10中，这些制冷剂的排出温度的最大值为114℃～118℃。具体地说，在压缩机10中，R454B在使用上限温度116℃以下的温度下使用，R463A在使用上限温度114℃以下的温度下使用。R466A在使用上限温度118℃以下的温度下使用。
图11是表示实施方式2的转子4的永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径与顽磁力的关系的曲线图。在图11中，横轴以对数刻度表示平均晶粒直径[μm]，纵轴表示顽磁力[kA/m]。永久磁铁45是钕稀土类磁铁。在图11中，顽磁力H2是即使在电动机6被配置在114℃～118℃的制冷剂20的气氛中的情况下，也使永久磁铁45不产生不可逆退磁的顽磁力(即退磁耐力)。顽磁力H2例如通过实验求出。
在实施方式2中，为了使永久磁铁45的顽磁力为顽磁力H2以上，使永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径在2.0μm～9.9μm的范围R2内。换言之，由于永久磁铁45具有顽磁力H2以上的顽磁力，所以永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径的偏差在范围R2内被容许。
根据实施方式2，通过永久磁铁45的晶粒45a的平均晶粒直径为2.0μm～9.9μm，永久磁铁45具有顽磁力H2以上的顽磁力，因此，即使电动机6被配置在114℃～118℃以下的制冷剂20的气氛中，也能够防止永久磁铁45产生不可逆退磁。由此，能够提高具备实施方式2的转子4的电动机6的输出及效率。
[附图标记的说明]
4转子、5定子、6电动机、10压缩机、18冷冻机油(润滑油)、20制冷剂、30密闭容器(容器)、40转子铁芯、41磁铁***孔、45永久磁铁、45a晶粒、100制冷循环装置、101冷凝器、102膨胀阀(减压装置)、103蒸发器、150空气调节装置、Lr转子铁芯的轴向长度、Dc容器的内部空间的宽度尺寸。

Claims (18)

1.一种转子，是对压缩制冷剂的压缩机构部进行驱动的电动机中的转子，其中，
该转子具有包含多个晶粒的永久磁铁，
所述多个晶粒的平均晶粒直径为1.6μm～12μm。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，
所述转子配置在所述制冷剂的气氛中，
所述制冷剂包含R290、R1123、R1234yf、R1132(E)、R454A及R454C中的任一个以上。
3.一种转子，是对压缩制冷剂的压缩机构部进行驱动的电动机中的转子，其中，
该转子具有包含多个晶粒的永久磁铁，
所述多个晶粒的平均晶粒直径为2.0μm～9.9μm。
4.根据权利要求3所述的转子，其中，
所述转子配置在所述制冷剂的气氛中，
所述制冷剂包含R454B、R466A及R463A中的任一个以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的转子，其中，
该转子还具有安装有所述永久磁铁的转子铁芯。
6.根据权利要求5所述的转子，其中，
所述转子铁芯具有磁铁***孔，
所述永久磁铁***到所述磁铁***孔中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的转子，其中，
所述永久磁铁中的镝的含有率及所述永久磁铁中的铽的含有率为0重量％。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的转子，其中，
所述永久磁铁为钕稀土类磁铁。
9.一种电动机，其中，
该电动机具有：
定子；以及
权利要求1至8中任一项所述的转子。
10.一种压缩机，其中，
该压缩机具有：
权利要求9所述的电动机；
由所述电动机驱动的所述压缩机构部；以及
***述电动机及所述压缩机构部的容器。
11.根据权利要求10所述的压缩机，其中，
该压缩机还具有：
通过所述容器内的所述制冷剂；以及
储存在所述容器内的润滑油，
所述制冷剂的相对介电常数比所述润滑油的相对介电常数小。
12.根据权利要求11所述的压缩机，其中，
所述制冷剂的所述相对介电常数为1.6～1.9。
13.根据权利要求11或12所述的压缩机，其中，
所述润滑油是聚亚烷基二醇油。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的压缩机，其中，
在将所述转子的转子铁芯的轴向长度设为Lr，
将所述容器的内部空间的与所述轴向正交的宽度方向的尺寸设为Dc时，
0.2≤Lr/Dc≤1.1。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的压缩机，其中，
所述电动机在所述容器内配置在所述制冷剂的气氛中。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的压缩机，其中，
所述电动机在所述制冷剂流动的方向上配置在比所述压缩机构部的靠下游侧的位置。
17.一种制冷循环装置，其中，
该制冷循环装置具有：
权利要求10至16中任一项所述的压缩机；
冷凝器，对从所述压缩机送出的制冷剂进行冷凝；
减压装置，对由所述冷凝器冷凝后的制冷剂进行减压；以及
蒸发器，使由所述减压装置减压后的制冷剂蒸发。
18.一种空气调节装置，其中，
该空气调节装置具有权利要求17所述的制冷循环装置。
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