CN102684379A - 电机驱动式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种电机驱动式压缩机，包括：外壳、压缩机构、以及驱动该压缩机构的电机。电机包括：定子，其固定于外壳；转动轴，其由外壳以可转动的方式支承；转子，其固定在转动轴上并具有由多个层叠的钢片制成的转子芯部；磁体插入孔，其形成为穿过转子芯部；永磁体，其松配合在磁体插入孔中；第一间隙，其形成在磁体插入孔的内表面与永磁体的外表面之间；第二间隙，其形成在转子芯部的端面与永磁体在转子芯部的轴向方向上的表面之间；以及树脂，其填充在第一间隙以及第二间隙中以包围永磁体的整个表面。

Description

电机驱动式压缩机

技术领域

本发明涉及一种永磁体嵌入型电机驱动式压缩机。

背景技术

在压缩机的外壳中容纳有电机的电机驱动式压缩机可以用作车辆空调的压缩机构的驱动源。公知为永磁体嵌入式电机的电机包括：缠绕有线圈的定子；以及具有转子芯部的转子，永磁体嵌入在转子芯部中。所述电机驱动式压缩机构造成使得含有润滑油以及少量水的制冷剂气体从电机的周围流动到压缩机构。用于在车辆空调中使用的制冷剂含有并非少量的水。用于空调的导管由几乎不受管的弯曲以及车辆的振动的不利影响的例如橡胶管之类的柔性材料制成，使得车辆空调适于安装在车辆的容纳许多其它部件的小而复杂的空间中。因此，一些水通过导管渗透到车辆空调的制冷剂回路中。

当电机驱动式压缩机中的润滑油的温度在车辆空调运行期间变高时，制冷剂回路中的水扩散到润滑油中，从而很少发生任何与水相关的故障。但是，当例如由于电机驱动式压缩机停机而使润滑油的温度降低时，润滑油中的饱和水蒸汽的量减少，使得产生了不可忽视的量的自由水。这些自由水保留在形成于电机的转子芯部中的磁体插入孔的间隙中，因而腐蚀永磁体并因此使电机的性能以及车辆空调的制冷性能恶化。自由水对永磁体的腐蚀在湿热环境下是显著的。

日本专利申请公开2009-225636公开了一种具有电机的车辆空调用电机驱动式压缩机，所述电机构造成防止永磁体被由制冷剂气体的溶解所产生的腐蚀性物质腐蚀。永磁体覆盖有由非磁性金属制成的覆层，并插入到形成在电机的转子芯部中的磁体插入孔中。尽管永磁体的覆层暴露于制冷剂气体，但永磁体不会直接受到制冷剂气体的影响，使得永磁体相对于由制冷气的溶解而产生的腐蚀性物质而被保护。

日本专利申请公开H09-163649公开了一种永磁体嵌入型电机，其防止在将永磁体插入到电机的转子芯部的磁体插入孔中时电机的永磁体被破坏。磁体插入孔形成为足够大以在其中容纳由浸染或涂覆有粘合剂的粘合片包绕的永磁体。粘合片由玻璃纤维制成并且粘合剂为具有良好粘合性和耐化学性的环氧型树脂。插入在转子芯部的磁体插入孔中的永磁体由于覆盖永磁体的粘合片而免于与转子芯部直接接触，因而防止了永磁体破坏和表面剥离。例如，当钕烧结磁体用作永磁体时，由于任何破坏而导致的永磁体的腐蚀的形成得以防止。在永磁体设定到磁体插入孔中的预定位置后，可以通过使涂覆在粘合片上的胶粘剂硬化而将永磁体牢固地固定到转子芯部的磁体插入孔。

日本专利申请公开S59-18852公开了一种涉及到用于驱动计时器的电机的技术。电机的转子包括具有圆形横截面并由非磁性材料制成的转子轴、以及压配合在转子轴上的环形转子磁体。当转子磁体被压配合时，转子轴可与磁体彼此研磨，从而产生金属和磁体微粒。存在这样的担心：这些微粒可能进入转子的轴承中，因而不利地影响转子的转动并最终导致电机停机。以上公开中的转子还包括转子轴、由高弹性非磁性圆柱形构件制成的单件式圆柱形保持器、以及小齿轮，保持器和小齿轮都装配在转子轴上。磁体保持器以形成在磁体保持器的孔中的键与形成在转子轴中的键槽接合的方式与转子轴接合，使得磁体保持器和小齿轮与转子轴一起转动。松动地安装在转子轴上的转子磁体以如下方式装配到磁体保持器中：转子磁体的外周表面与磁体保持器的内表面接触，转子磁体的底部与磁体保持器的内部底面接触，并且转子磁体的顶部定位在磁体保持器的顶部开口下方。粘合剂填充在形成于磁体保持器的开口的顶部与转子磁体的顶部之间的空间中。在这种情况下，粘合剂流入转子轴与转子磁体之间的小间隙中并增强了转子轴与转子磁体之间的粘合强度。

日本专利申请公开2009-225636的电机驱动式压缩机的一个问题在于，在制造过程期间在永磁体的覆层中的销孔的形成是不可避免的，并且当永磁体压配合到磁体插入孔中时覆层会被擦伤。覆层的这些销孔和擦伤表面允许润滑油通过该销孔和擦伤表面而流到永磁体处并附着于永磁体，并且从润滑油产生的自由水将腐蚀永磁体。特别地，在由层叠的磁性钢片制成的电机的转子芯部中，自由水可以通过层叠的磁性钢片之间的小间隙渗透到磁体插入孔中并附着于永磁体，结果使自由水腐蚀永磁体。

在日本专利申请公开H09-163649的电机中，永磁体在其相反两端处不具有粘合片，因此，永磁体被自由水腐蚀的问题得不到解决。当覆盖有粘合片的永磁体被压配合到转子芯部的磁体插入孔中时，永磁体由于粘合片的保护而可能不受损，但粘合片可能被擦破，使得润滑油通过粘合片的擦破表面渗透并附着于永磁体。因此，无法防止自由水对永磁体的腐蚀。此外，与日本专利申请公开2009-225636的电机驱动式压缩机的情况一样，由层叠的磁性钢片制成的转子芯部允许润滑油通过粘合片的擦破表面和层叠的磁性钢片之间的小间隙渗透并附着于永磁体，结果使从润滑油产生的自由水可以腐蚀永磁体。

在日本专利申请公开S59-18852的计时器驱动电机中，转子磁体由磁体保持器支承和保持，使得转子磁体松配合在转动轴上并且通过使用粘合剂来完成转子磁体的固定。在这种电机中，粘合剂不需要填充在永磁体的底部与磁体保持器的内部底面之间。当这种结构应用于电机驱动式压缩机时，润滑油通过形成于磁体保持器的键与转子轴的键槽之间的空间而流到永磁体的底部并附着于永磁体的底部，结果使从润滑油产生的自由水可能腐蚀永磁体。

本发明旨在提供一种防止设置在压缩机的电机中的永磁体的腐蚀的电机驱动式压缩机。

发明内容

一种压缩机，包括：外壳、压缩机构、以及驱动该压缩机构的电机。电机包括：定子，该定子固定于外壳；转动轴，该转动轴由外壳以可转动的方式支承；转子，该转子固定在转动轴上并具有由多个层叠的钢片制成的转子芯部；磁体插入孔，该磁体插入孔形成为穿过转子芯部；永磁体，该永磁体松配合在磁体插入孔中；第一间隙，该第一间隙形成在磁体插入孔的内表面与永磁体的外表面之间；第二间隙；该第二间隙形成在转子芯部的端面与永磁体在转子芯部的轴向方向上的表面之间；以及树脂，该树脂填充在第一间隙与第二间隙中以包围永磁体的整个表面。

本发明的其它方面及优点将从结合附图进行的下文描述中变得显而易见，其中附图通过示例的方式示出了本发明的原理。

附图说明

被认为是新颖的本发明的特征在所附权利要求中进行了特别地阐述。通过参照以下对当前优选的实施方式的描述以及附图，可以最佳地理解本发明及其目的和优点，在附图中：

图1为根据本发明的第一实施方式的电机驱动涡旋式压缩机的纵向剖视图；

图2为图1中的压缩机的转子芯部的正视图；

图3A为图1中的压缩机的磁体插入孔和永磁体的放大正视图，示出了填充树脂之前的状态；

图3B为类似于图3A的放大正视图，但是示出了填充树脂之后的状态；

图4为沿图2中的A-A线剖切的剖视图；

图5为侧视图，描绘了将永磁体插入到磁体插入孔中的方式；以及

图6为描绘填充树脂的方式的局部剖切侧视图。

具体实施方式

以下将参照图1至图6描述根据本发明的第一实施方式的电机驱动涡旋式压缩机(在下文中简称为“压缩机”)。压缩机包括前外壳1以及后外壳2，前外壳1与后外壳2由螺栓3彼此固定地连接从而形成封闭外壳，封闭外壳在其中具有内部空间2A。前外壳1和后外壳2由铝或铝合金制成并分别在其中形成入口4以及出口5，入口4和出口5连接于外部制冷剂回路(未示出)。

压缩机构6以及驱动该压缩机构6的电机7设置在由前外壳1与后外壳2形成的内部空间2A中。电机7包括：由后外壳2以可转动的方式支承的转动轴8、固定在转动轴8上的转子9、以及定子10，其中定子10设置在转子9的外侧并固定于后外壳2的内表面。转子9包括由多个层叠的薄钢片制成的转子芯部11以及多个永磁体12。定子10包括三相线圈13。

压缩机构6包括：固定于前外壳1和后外壳2的内壁的定涡旋14，以及与定涡旋14设置成面对的关系的动涡旋15。定涡旋14与动涡旋15协作以形成用于压缩制冷剂气体的可变容量压缩腔室16。通过轴承和偏心衬套17而与转动轴8的偏心销18相连接的动涡旋15根据转动轴8的转动围绕转动轴8做涡旋运动，同时防止动涡旋15转动，从而改变压缩腔室16的容积。

形成逆变器室19的逆变器外壳20与后外壳2的外周表面结合并固定地相连接。逆变器21和气密端子22在逆变器室19中固定于后外壳2的外周表面。气密端子22通过逆变器室19中的连接器23而与逆变器21电连接，而且还通过后外壳2的内部空间2A中的线束盒24而与定子10的线圈13的引线(未示出)电连接。转子9经由气密端子22通过逆变器21对电机7的线圈13进行的励磁而转动，结果使转动轴8转动以驱动压缩机构6。

如图2至图4所示，转子芯部11具有：从转子芯部11的一个端面到另一端面贯穿形成的用于转动轴8的轴孔27；四个磁体插入孔28，永磁体12松配合在磁体插入孔28中；以及用于铆钉的四个铆钉孔29。转动轴8压配合在形成于转子芯部11的中央的轴孔27中并固定于转子芯部11以与转子芯部11一起转动。每个磁体插入孔28包括：具有矩形横截面的磁体插入空间30；以及在转子芯部11的正视图中观察时的形成在磁体插入空间30的相反两端的延伸空间31，用于连接磁体插入空间30在转子芯部11的轴向方向上的端部以改进永磁体12的功能。如图2所示，磁体插入孔28形成在围绕轴孔27等角度地间隔开的四个位置处。磁体插入孔28的磁体插入空间30的尺寸——包括与在转子芯部11的正视图中观察时的磁体插入孔28的长侧相对应的长度、与在转子芯部11的正视图中观察时的磁体插入孔28的短侧相对应的宽度、以及与磁体插入空间30的在转子芯部11的轴向方向上的相反两个端面之间的距离相对应的深度——设定成大于永磁体12的长度、宽度和深度，使得永磁体12可以松配合在磁体插入孔28中。松配合在磁体插入孔28中的永磁体12完全容纳在磁体插入孔28中而不伸出磁体插入孔28之外。在磁体插入空间30的内表面与永磁体12的外周表面之间形成有第一间隙32(图3A中示出)。此外，在转子芯部11的端面与永磁体12在转子芯部11的轴向方向上的端面之间形成有第二间隙33，如图4所示。

永磁体12由稀土磁体例如钕磁体或钐钴磁体制成，并在其整个表面上覆盖有覆层34，覆层34由作为抗腐蚀材料的无机材料例如镍或铝制成。永磁体12可以由不同于以上钕磁体和钐钴磁体的任意其它稀土磁体制成。此外，永磁体12不局限于由稀土磁体制成，而可以由合金磁体、铁氧体磁体或任意适当的磁体制成。合金磁体的示例包括铝镍钴磁体(Al-Ni-Co)以及铁铬钴磁体(Fe-Cr-Co)。

在永磁体12被插入磁体插入孔28中之后，将树脂35填充到第一间隙32和第二间隙33中以包围永磁体12的整个表面。防水材料用作树脂35。优选地，可以使用热固性树脂例如硅树脂、聚氨酯树脂或环氧树脂、或者热塑性树脂例如含氟树脂。

以下将参照图5和图6描述用于填充树脂35的方法。将转子芯部11设置在工作台36上，相反两个端面25、26分别定位在顶部和底部，如图5所示。将四个覆盖有覆层34的永磁体12松配合在形成为穿过转子芯部11的相应的磁体插入孔28中，使得每个永磁体12完全地设置在磁体插入孔28内而永磁体12的任何部分都不位于磁体插入孔28之外。永磁体12能够通过磁性地接靠在插入孔28的内壁表面上而保持在插入空间30中。

如图6所示，储存树脂35的树脂箱37竖向可移动地布置在设于工作台26上的转子芯部11的端面25上方。树脂箱37具有两个注射器38，这两个注射器38从箱37的底部延伸并分别面对磁体插入孔28的相应的延伸空间31。树脂箱37还在其中具有与活塞杆40结合的活塞39，活塞杆40又连接到任意适当的活塞移动机构。

树脂箱37向下移动以将两个注射器38插入到磁体插入孔28的相应延伸空间31中。当注射器38移动到邻近转子芯部11的底部端面26的位置时，树脂箱37停止向下移动。然后，致动活塞移动机构(未示出)以通过因此向下移动的活塞39对树脂箱37中的树脂35施加压力，并通过注射器38从底部端面26侧以树脂35填充磁体插入孔28的延伸空间31以及第一间隙32和第二间隙32。通过在允许树脂35被从注射器38注射的同时使树脂箱37逐渐地向上移动，磁体插入孔28的延伸空间31以及第一间隙32和第二间隙33能够完全地充满树脂35。树脂35能够通过热处理或冷却而硬化。由此，永磁体12完全被树脂35包围地固定在磁体插入孔28中。

在将永磁体12固定在转子芯部11的磁体插入孔28中之后，以如下方式形成转子9：使得转子芯部11分别在转子芯部11的相反两个端面25、26处与端板41、42结合，并通过铆钉43——铆钉43插入穿过铆钉孔29以及在与铆钉孔29相对应的位置处贯穿端板41、42所形成的孔(未示出)——而牢固地固定至端板41、42。

根据第一实施方式的压缩机提供以下有益效果。在压缩机运行中，通过入口4引入的制冷剂气体流经电机7并流入压缩机构6中而被压缩，并且已压缩的制冷剂通过出口5流出到外部制冷剂回路(未示出)中。在压缩机运行期间，包含在制冷剂气体中并与制冷剂气体一起在制冷剂回路中流动的润滑油的温度变高，使得存在于压缩机中的水扩散到润滑油中，因此，极少发生与永磁体的腐蚀相关的故障。

当压缩机停机时，饱和水蒸气的量随着润滑油的温度降低而减少，并因此产生了大量自由水。这些自由水在压缩机中停留在各种位置——包括电机7的转子9的周围。转子9中的润滑油渗透到转子芯部11的周围以及层叠的磁性钢片之间的小间隙中。但是，树脂35以包围磁体12的整个表面的方式填充磁体插入孔28，使得树脂35能够防止自由水渗透到永磁体12。因此，免于与压缩机中产生的自由水接触的永磁体12得以防止被腐蚀，结果保证了电机7的性能以及压缩机的稳定运行。

永磁体12覆盖有覆层34，即使当永磁体12的周围的任何部分都没有填充树脂35并且自由水通过这些部分渗入时，覆层34也能够防止永磁体12被腐蚀。因此，永磁体12通过这种双重防水结构而被保护免于自由水以及由此免于腐蚀的影响。

本发明并不局限于根据第一实施方式的压缩机，而是可以在本发明的范围内进行各种修改，如以下所例示的。

(1)在根据第一实施方式的压缩机中，覆盖有具有防水特性的覆层34的永磁体12被插入到磁体插入孔28中，并且另外由填充磁体插入孔28以包围永磁体12的树脂35完全地覆盖。但是，永磁体12可以省去覆层34，而可以仅以树脂35覆盖以抵抗腐蚀。

(2)在根据第一实施方式的压缩机中，延伸空间31形成为与磁体插入空间30是连续的，并且树脂35被注入到延伸空间31中。但是，延伸空间31可以形成为与磁体插入空间30分离。在这种情况下，树脂35被直接注入到形成磁体插入孔28的第一间隙32和第二间隙33中，从而以树脂35填充磁体插入孔28。

(3)在根据第一实施方式的压缩机中，电机7在与承受制冷剂气体的吸气压力的入口4相邻近的位置处设置在压缩机中。但是，电机7可以设置在与承受制冷剂气体的排气压力的出口5相邻近的位置处。

(4)在本发明中，磁体插入孔28以树脂35覆盖永磁体12的整个表面的方式而填充有树脂35，从而防止了永磁体12滑出磁体插入孔28。因此，转子9可以省去结合并固定于转子芯部11的相反两端的端板41、42。

(5)压缩机并不局限于如图1所示的本发明的实施方式中那样的电机驱动涡旋式压缩机，而可以应用于电机驱动旋转式压缩机例如叶片式压缩机或螺杆式压缩机、或者电机驱动往复运动式压缩机例如斜盘式压缩机或摆动式压缩机。

Claims (5)

1.一种电机驱动式压缩机，包括：

外壳；

压缩机构，所述压缩机构容纳在所述外壳中；以及

电机，所述电机驱动所速压缩机构，其中，所述电机包括：

定子，所述定子固定于所述外壳；

转动轴，所述转动轴由所述外壳以可转动的方式支承；

转子，所述转子固定在所述转动轴上并具有由多个层叠的钢片制成的转子芯部；

磁体插入孔，所述磁体插入孔形成为穿过所述转子芯部；以及

永磁体，所述永磁体松配合在所述磁体插入孔中，

其特征在于，所述电机还包括：

第一间隙，所述第一间隙形成在所述磁体插入孔的内表面与所述永磁体的外表面之间；

第二间隙，所述第二间隙形成在所述转子芯部的端面与所述永磁体在所述转子芯部的轴向方向上的表面之间；以及

树脂，所述树脂填充在所述第一间隙以及所述第二间隙中以包围所述永磁体的整个表面。

2.根据权利要求1所述的电机驱动式压缩机，其特征在于，所述永磁体还包括覆层，所述覆层由抗腐蚀材料制成并覆盖所述永磁体的整个表面。

3.根据权利要求1所述的电机驱动式压缩机，其特征在于，所述树脂由防水的热固性树脂或防水的热塑性树脂制成。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电机驱动式压缩机，其特征在于，所述磁体插入孔还包括：

磁体插入空间，所述磁体插入空间形成为穿过所述转子芯部并具有矩形横截面；以及

延伸空间，所述延伸空间形成于在所述转子芯部的正视图中观察时的所述磁体插入空间的相反两端上，用于连接所述磁体插入空间在所述转子芯部的轴向方向上的端部。

5.根据权利要求4所述的电机驱动式压缩机，其特征在于，与在所述转子芯部的正视图中观察时的所述磁体插入孔的长侧相对应的长度、与在所述转子芯部的正视图中观察时的所述磁体插入孔的短侧相对应的宽度、以及与所述磁体插入空间的在所述转子芯部的轴向方向上的相反两个端面之间的距离相对应的深度设定为大于所述永磁体的长度、宽度和深度，使得所述永磁体完全容纳在所述磁体插入孔中。

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