(57)【要約】本発明はモータ（１１０）用の永久磁石（１０）、それを有するロータアセンブリ（１１１）、モータ（１１０）及び圧縮機を開示し、当該永久磁石（１０）は、ネオジム・鉄・ボロンを主相とし、且つ主相の結晶粒径が４μｍ以下であり、永久磁石（１０）におけるジスプロシウム元素及び／又はテルビウム元素の質量比が≦０．５％であり、永久磁石（１０）の２５℃における固有保磁力Ｈｃｊが、Ｈｃｊ≧１５００ｋＡ／ｍを満たす。本発明の実施例による永久磁石（１０）は、重希土類元素をより少なくするか又は無くすことができ、且つ特性に優れ、コストパフォーマンスを向上させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ用の永久磁石であって、
ネオジム・鉄・ボロンを主相とし、且つ前記主相の結晶粒径が４μｍ以下であり、前記永久磁石におけるジスプロシウム元素及び／又はテルビウム元素の質量比が≦０．５％であり、前記永久磁石の２５℃における固有保磁力Ｈｃｊが、Ｈｃｊ≧１５００ｋＡ／ｍを満たす、
ことを特徴とするモータ用の永久磁石。
【請求項２】
前記永久磁石の２５℃における残留磁束密度Ｂｒが、Ｂｒ≧１．２Ｔを満たす、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ用の永久磁石。
【請求項３】
前記永久磁石の２５℃における最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが、（ＢＨ）ｍａｘ≧３００ｋＪ／ｍ３を満たす、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ用の永久磁石。
【請求項４】
前記永久磁石におけるガドリニウム元素及び／又はホルミウム元素の質量比が≦０．５％である、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ用の永久磁石。
【請求項５】
前記永久磁石の作用面の面積は、前記永久磁石の作用面の最大長さと最大幅との積以下である、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ用の永久磁石。
【請求項６】
前記永久磁石の作用面は四角形である、
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ用の永久磁石。
【請求項７】
前記作用面はノッチ及び穴の少なくとも一方を有する、
ことを特徴とする請求項６に記載のモータ用の永久磁石。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の永久磁石を含む、
ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項９】
ロータコアであって、前記ロータコアの軸方向に沿って伸びており且つ周方向に間隔をあけて配置された複数の磁石スロットを有し、各前記磁石スロット内に前記永久磁石が設けられたロータコアと、
前記ロータコアの軸方向の両端部にそれぞれ設けられた２つのエンドプレートと、
２つの前記エンドプレートの少なくとも一方に設けられた少なくとも１つのバランスウエイトと、を含む、
ことを特徴とする請求項８に記載のロータアセンブリ。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のロータアセンブリを含む、
ことを特徴とするモータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のモータを含む、
ことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の分野に関し、特に、モータ用の永久磁石、それを有するロータアセンブリ、モータ及び圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の分野では、高いエネルギー効率が長期的な研究と応用の課題となっている。したがって、インバータ圧縮機の永久磁石駆動モータの永久磁石の高性能は、長期的な研究課題である。同時に、高い信頼性を実現するために、重希土類元素を添加した希土類永久磁石は、高性能圧縮機用の永久磁石モータ用の永久磁石として第一に選択される。重希土類材料は、一方では国家の戦略的資源であり、他方では高価であるため、永久磁石を備えた圧縮機はコストパフォーマンスが低い。
【０００３】
一般に、減磁を生じることなく、圧縮機の高温下での信頼性の高い運転を実現するためには、希土類永久磁石は、固有保磁力Ｈｃｊ≧１５００ｋＡ／ｍが必要である。上記固有保磁力の要件を満たすために、関連する技術では、ジスプロシウム元素又は／及びテルビウム元素などの重希土類元素を永久磁石に３％以上、さらには５％以上添加したものが用いられている。
【０００４】
ここ数年、重希土類表面拡散法が検討され応用されており、同様の性能を達成するための、永久磁石に添加する重希土類元素の質量比が大幅に減少し、圧縮機のコストパフォーマンスをある程度向上させた。しかし、表面拡散法を用いた永久磁石でも、重希土類元素の質量比が１〜３％にも達し、永久磁石のコストパフォーマンスは依然として低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来技術に存在している技術的問題の少なくとも１つを解決することを目的とする。そこで、本発明は永久磁石を提供し、前記永久磁石は、重希土類元素をより少なくするか又は無くすことができ、且つ特性に優れ、コストパフォーマンスを向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記永久磁石を有するロータアセンブリをさらに提供する。
【０００７】
本発明は上記ロータアセンブリを有するモータをさらに提供する。
【０００８】
本発明は上記モータを有する圧縮機をさらに提供する。
【０００９】
本発明の実施例によるモータ用の永久磁石は、ネオジム・鉄・ボロンを主相とし、且つ前記主相の結晶粒径が４μｍ以下であり、前記永久磁石におけるジスプロシウム元素及び／又はテルビウム元素の質量比が≦０．５％であり、前記永久磁石の２５℃における固有保磁力Ｈｃｊが、Ｈｃｊ≧１５００ｋＡ／ｍを満たす。
【００１０】
本発明の実施例による永久磁石は、重希土類元素をより少なくするか又は無くすことができ、且つ特性に優れ、コストパフォーマンスを向上させる。
【００１１】
また、本発明の上記実施例による永久磁石は次の付加的な技術的特徴をさらに有する。
【００１２】
本発明の幾つかの実施例では、前記永久磁石の２５℃における残留磁束密度Ｂｒが、Ｂｒ≧１．２Ｔを満たす。
【００１３】
本発明の幾つかの実施例によれば、前記永久磁石の２５℃における最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが、（ＢＨ）ｍａｘ≧３００ｋＪ／ｍ３を満たす。
【００１４】
好ましくは、前記永久磁石におけるガドリニウム元素及び／又はホルミウム元素の質量比が≦０．５％である。
【００１５】
本発明の幾つかの実施例によれば、前記永久磁石の作用面の面積は、前記永久磁石の作用面の最大長さと最大幅との積以下である。
【００１６】
さらに、前記永久磁石の作用面は四角形である。
【００１７】
さらに、前記作用面はノッチ及び穴の少なくとも一方を有する。
【００１８】
本発明の実施例によるロータアセンブリは、本発明の実施例による永久磁石を含む。
【００１９】
好ましくは、ロータアセンブリは、ロータコアであって、ロータコアの軸方向に沿って伸びており且つ周方向に間隔をあけて配置された複数の磁石スロットを有し、各前記磁石スロット内に前記永久磁石が設けられたロータコアと、前記ロータコアの軸方向の両端部にそれぞれ設けられた２つのエンドプレートと、２つの前記エンドプレートの少なくとも一方に設けられた少なくとも１つのバランスウエイトと、を含む。
【００２０】
本発明の実施例によるモータは、本発明の実施例によるロータアセンブリを含む。
【００２１】
本発明の実施例による圧縮機は、本発明の実施例によるモータを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の追加の態様及び利点は、一部は以下の説明で示され、他の一部は以下の説明から明らかになるか、又は本発明の実施を通じて理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明の上記及び／又は付加的な態様及び利点は、次の図面を用いた実施例の説明により明瞭で理解しやすいものになるであろう。
【図１】本発明の一実施例による永久磁石の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例による永久磁石の作用面の構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の他の実施例による永久磁石の作用面の構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施例によるロータアセンブリの半径方向断面図である。
【図５】本発明の実施例によるロータアセンブリの軸方向断面図である。
【図６】本発明の実施例によるモータの半径方向断面図である。
【図７】本発明の実施例による圧縮機の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施例を詳細に説明し、図面の部分に前記実施例の例を示している。図面を参照して説明される下記実施例は例示的なもので、本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明に対する制限として理解されるべきではない。当業者は、本発明の原理及び趣旨から逸脱することなく、これらの実施例に対して様々な変更、修正、置換、及び変更を行うことができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物によって定義される。
【００２５】
本発明の説明において、用語「長さ」、「幅」、「上」、「下」、「内」、「外」、「軸方向」、「周方向」、「軸方向」などで指示された方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づいていうものであり、本発明の説明の便宜上及び説明を簡素化させるためのものに過ぎず、その対象となる装置又は構成要素は必ず特定の方位に設けられ、特定の方位から構成又は操作されなければならないことを指示するか又はこの旨の示唆をするものではなく、従って本発明を限定するものと理解されるべきではない。本発明の説明において、「複数」とは、特に断りのない限り、２つ以上を意味する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例による永久磁石１０の構成を概略的に示す斜視図である。本発明の実施例による永久磁石１０は、ネオジム・鉄・ボロンを主相とし、且つ主相の結晶粒径が４μｍ以下であり、永久磁石１０におけるジスプロシウム元素及び／又はテルビウム元素の質量比が≦０．５％である。ここで、質量比は、ジスプロシウム元素及び／又はテルビウム元素の質量と永久磁石１０の総質量との比率であり、つまり、永久磁石１０がジスプロシウム元素とテルビウム元素のうちの１つを含む場合、永久磁石１０の総質量に対するジスプロシウム元素とテルビウム元素のうちの１つの質量の比が０．５％以下であり、永久磁石１０がジスプロシウム元素とテルビウム元素を同時に含む場合、永久磁石１０の総質量に対するジスプロシウム元素とテルビウム元素の総質量の比が０．５％以下である。上記条件を満たす永久磁石１０の２５℃における固有保磁力Ｈｃｊが、Ｈｃｊ≧１５００ｋＡ／ｍを満たし、減磁耐力を向上させ、モータ１１０の性能を安定して確実にさせる。
【００２７】
従来、固有保磁力Ｈｃｊの大きさは重希土類元素（Ｄｙ、Ｔｂなど）の含有量によって制御されており、固有保磁力の要件を満たすためには、通常ＤｙやＴｂなどの重希土類元素の添加量を３％以上、さらには５％以上とする必要がある。重希土類元素の使用量が多く、コストが高い。また、従来の表面拡散法による製造方法もあるが、重希土類元素の質量比が１〜３％にも達しており、減少量はそれほど顕著ではなく、永久磁石１０のコストパフォーマンスは依然として低い。
【００２８】
これに対して、本発明の実施例による永久磁石１０は、従来の重希土類元素の添加方法や表面拡散法によって固有保磁力などの要件を満たすのではなく、主相の組成や結晶粒の大きさを制御することによって永久磁石１０の固有保磁力を調整するという新たな手法を採用し、具体的には、永久磁石１０の主相をネオジム・鉄・ボロンとし、且つ主相の結晶粒径を４μｍ以下、例えば１μｍ、２μｍ又は３μｍなどとする。
【００２９】
実験により、このような永久磁石１０は、永久磁石１０においてジスプロシウム元素及び／又はテルビウム元素の質量比が≦０．５％である場合にも、永久磁石１０の磁気特性が良好であり、例えば、永久磁石１０の２５℃における固有保磁力ＨｃｊがＨｃｊ≧１５００ｋＡ／ｍを満たすことができ、減磁耐力が強く、しかも高価な重希土類元素を節減することができるとともに拡散工程を省くことができ、永久磁石１０のコストを大幅に削減させ、コストパフォーマンスを向上させる。本発明の実施例による永久磁石１０は、コストを削減させ、特性に優れ、且つ信頼性が高く、コストパフォーマンスを向上させる。
【００３０】
本発明の幾つかの実施例によれば、永久磁石１０の２５℃における残留磁束密度Ｂｒが、Ｂｒ≧１．２Ｔを満たすことができる。これにより、永久磁石１０から外部に出力される磁束密度が大きくなり、磁気特性が向上し、モータ１１０の効率が向上し、コストを低く抑えることができる。本発明の幾つかの実施例では、永久磁石１０の２５℃における最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが、（ＢＨ）ｍａｘ≧３００ｋＪ／ｍ３を満たすことができ、磁気特性が高く、低コストである。
【００３１】
本発明の幾つかの好ましい実施例では、永久磁石１０内にガドリニウム元素及び／又はホルミウム元素をさらに配置してもよく、ガドリニウム元素及び／又はホルミウム元素も磁気特性の向上にも寄与し、ここで、永久磁石１０におけるガドリニウム元素及び／又はホルミウム元素の質量比は、≦０．５％である。これにより、モータ１１０に優れた磁気特性を持たせるとともに、コストを抑えることができる。
【００３２】
本発明では、永久磁石１０の作用面１１の形状は特に限定されるものではなく、製造の容易性、組み付け性、優れた性能の維持などの観点から、実際の状況に応じて柔軟に設定してもよい。例えば、四角形や台形などの形状であってもよい。四角形は、角にノッチのない完全な形状であってもよく、例えば図２に示すように、ノッチや穴などを有していてもよい。ここで、ノッチは、四角形の辺に設けられてもよく、例えば凹部を形成しており、又は角に設けられてもよく、例えば面取りを形成している。穴は、四角形の内部に設けられてもよく、例えば作用面１１の縁に隣接して配置され且つモータ１１０の軸方向に伸びている。例えば、図３に示すように、四角形の作用面１１の四隅にノッチが設けられている。このように構成される永久磁石１０は、端部磁束利用率が高いなどの利点を有する。
【００３３】
本発明の幾つかの実施例によれば、永久磁石１０の作用面１１の面積は、永久磁石１０の作用面１１の最大長さＬと最大幅Ｗとの積以下である。例えば、図２に示すように、永久磁石１０の作用面１１がノッチのない四角形に形成されている場合、永久磁石１０の作用面１１の面積は、永久磁石１０の作用面１１の最大長さＬと最大幅Ｗとの積に等しく、また、例えば、図３に示すように、永久磁石１０の作用面１１がノッチのある四角形に形成されている場合、永久磁石１０の作用面１１の面積は、永久磁石１０の作用面１１の最大長さＬと最大幅Ｗとの積よりも小さい。ここで、永久磁石１０の作用面１１は一般的に、モータ１１０の軸方向に対して垂直である。四角形は正方形と長方形の総称として理解できる。
【００３４】
図４及び図５に示すように、発明の実施例によるロータアセンブリ１１１は、本発明の実施例による永久磁石１０を含む。本発明の実施例による永久磁石１０は、上記有益な効果を奏することから、本発明の実施例によるロータアセンブリ１１１は、電磁特性が高く、低コストである。
【００３５】
幾つかの実施例では、ロータアセンブリ１１１はロータコア２０、２つのエンドプレート３０、及びバランスウエイト４０を含んでもよく、ロータコア２０は、その軸方向に沿って伸びており且つ周方向に間隔をあけて配置された複数の磁石スロット１０１を有し、つまり、ロータコア２０は磁石スロット１０１を有し、磁石スロット１０１はロータコア２０の周方向に間隔をあけて配置された複数の磁石スロットを含み、各磁石スロット１０１はロータコア２０の軸方向に沿って伸びている。各磁石スロット１０１内に永久磁石１０が設けられ、２つのエンドプレート３０は、永久磁石１０の軸方向の移動を制限する効果を奏するように、ロータコア２０の軸方向の両端部にそれぞれ設けられる。２つのエンドプレート３０の少なくとも一方にバランスウエイト４０が設けられる。つまり、バランスウエイト４０は１つ備えてもよく、且つ２つのエンドプレート３０のいずれか一方に設けられてもよい。バランスウエイト４０は２つ備えてもよく、各エンドプレート３０には、ロータが回転するときの動的バランスを改善するためにバランスウエイト４０を設けることができる。
【００３６】
本発明は、ロータコア２０、エンドプレート３０及びバランスウエイト４０の接続方法に特に制限はなく、リベット締結、ボルト締結、溶接、接着などを含むがこれらに限らない。
【００３７】
図６に示すように、本発明の実施例によるモータ１１０は本発明の実施例によるロータアセンブリ１１１を含む。本発明の実施例によるロータアセンブリ１１１は、上記有益な効果を奏することから、本発明の実施例によるロータアセンブリ１１１は、電磁特性が高く、低コストである。モータ１１０は、ステータコア１１２１及びステータ巻線１１２２を含むステータアセンブリ１１２をさらに備えることは理解されようが、これらの構成は当業者にとって明らかであり、ここで詳しく説明しない。
【００３８】
図７に示すように、本発明の実施例による圧縮機１００は本発明の実施例によるモータ１１０を含む。本発明の実施例によるモータ１１０は、上記有益な効果を奏することから、本発明の実施例による圧縮機１００も上記有益な効果を奏する。圧縮機１００は、シリンダ１２０、主軸受１３０、副軸受１４０、ピストン１５０、及びクランクシャフト１６０などの圧縮部品をさらに含むことは理解されようが、本発明の実施例による圧縮機１００の他の構成及び操作は、当業者にとって明らかであり、ここで詳しく説明しない。
【００３９】
本発明の説明において、特に明確に規定又は限定されていなければ、用語「取り付ける」、「連結」、「接続」は広い意味で理解されるべきである。例えば、固定して接続されていてもよいし、取り外し可能に接続されていてもよいし、又は一体化して接続されていてもよい。機械的に接続されていてもよいし、電気的に接続されていてもよい。直接的に接続されていてもよいし、中間の媒介を介して間接的に接続されていてもよく、２つの構成要素が内部で連通することであってもよい。当業者は、具体的な状況に応じて本発明における上記の用語の具体的な意味を理解することができる。
【００４０】
本明細書の説明において、用語「実施例」、「具体例」、又は「例」などを含んでいる説明は、当該実施例又は例を用いて説明している具体的な特徴、構成、材料又は利点は本発明の少なくとも１つの実施例又は例に含まれていることを意味する。本明細書において、上記の用語を用いた例示的な説明は、必ずしも同一の実施例又は例に限定されるものとは限らない。さらに、説明されている具体的な特徴、構成、材料又は利点はいずれか１つ又は複数の実施例もしくは例において、干渉、矛盾なく、適切な方式で組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００…圧縮機、１１０…モータ、１２０…シリンダ、１３０…主軸受、１４０…副軸受、１５０…ピストン、１６０…クランクシャフト、１１１…ロータアセンブリ、１０１…磁石スロット、１１２…ステータアセンブリ、１１２１…ステータコア、１１２２…ステータ巻線、１０…永久磁石、１１…作用面、２０…ロータコア、３０…エンドプレート、４０…バランスウエイト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2021501560.tif 000008
【図７】
2021501560.tif 000009
【国際調査報告】
2021501560.tif 000010
2021501560.tif 000011
2021501560.tif 000012
2021501560.tif 000013