CN103973060B - 永磁铁电动机、密闭型压缩机以及冷冻循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁铁电动机、密闭型压缩机以及冷冻循环装置，能够实现收容在转子的磁铁收容孔内的永磁铁的合计长度的增大，并且能够实现难以被磁化的部分的减少。永磁铁电动机包括：定子，具有定子线圈；以及转子(11)，在转子铁芯(12)上所设的多个磁铁收容孔(14)内分别收容有永磁铁。磁铁收容孔(14)具有在俯视时凸部侧朝向转子铁芯(12)的中心(O)侧的圆弧状收容部(14a)、及形成在该圆弧状收容部(14a)的两端侧的直线状收容部(14b、14c)，在上述圆弧状收容部(14a)内收容有圆弧状的永磁铁(16)，在上述直线状收容部(14b、14c)内收容有平板状的永磁铁(17a、17b)。

Description

永磁铁电动机、密闭型压缩机以及冷冻循环装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种永磁铁电动机、密闭型压缩机以及冷冻循环(cycle)装置。

背景技术

先前以来，已知在冷冻循环装置中使用永磁铁电动机来作为其密闭型压缩机的驱动源。

一般而言，此种永磁铁电动机具备：定子，具有固定线圈；以及转子，在转子铁芯上所设的多个磁铁收容孔内收容有永磁铁。

如图9所示，作为现有的永磁铁电动机的转子1的一例，已知有如下所述的转子，即，绕着圆柱状的转子铁芯2的供旋转轴(未图示)插入的轴孔3的中心O，沿轴向形成有俯视呈大致V字状的多个磁铁收容孔4、4、...。在所述各磁铁收容孔4内，分别收容有磁场配向均为图10所示的平行磁场配向7的两片平板状的永磁铁5、6。

而且，在其他先前的永磁铁电动机中，已知有一种转子，使转子铁芯上形成的磁铁收容孔形成为凸部侧朝向转子铁芯的中心侧的俯视梯形状，在所述各梯形状的三边，分别收容有平板状的永磁铁(例如参照专利文献1)。

但是，在上述图9所示的现有的转子中，由于在V字状的各磁铁收容孔4内收容有两片平板状的永磁铁5、6，因此存在如下问题，即：在磁铁收容孔4的朝向轴孔3的中心O侧的V字状尖端部侧，会形成不存在永磁铁5、6的空间部4a。

即，分别收容在V字状的磁铁收容孔4内的平板状的永磁铁5、6的宽度方向内端侧彼此在磁铁收容孔4的V字状尖端部相互抵接而干涉，从而无法更进一步向中心O侧插入，因此会形成大致三角形的空间部4a。

因此，收容在各磁铁收容孔4内的两片永磁铁5、6的合计长度变短，因而相应地，转子1的磁通量减少，从而导致作为永磁铁电动机的性能下降。

而且，还存在如下问题，即：在各磁铁收容孔4内，收容被磁化为永磁铁5、6之前的原材料、例如铁氧体(ferrite)等平板状的原材料，当从转子1的外周侧通过与定子为大致相同结构的磁化机来赋予磁场以进行磁化时，不仅磁铁收容孔4、4、...的上述各空间部4a自身不会被磁化，而且该空间部4a周边由于位于靠近轴孔3的中心O侧的深部而远离磁化机，因此也难以进行磁化。

因此，转子1的磁通量减少，因而会导致作为永磁铁电动机的性能下降。

而且，上述专利文献1记载的转子也是在大致梯形状的1个磁铁收容孔内，在该梯形的顶边部和其两侧的斜边部这三处部位分别收容平板状的永磁铁，因此在这三个永磁铁彼此间容易产生间隙。

因此，存在与上述具有V字状磁铁收容孔的现有技术大致同样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001-178045号公报

发明内容

本发明欲解决的课题

本发明所要解决的课题在于，提供一种永磁铁电动机、密闭型压缩机以及冷冻循环装置，能够实现收容在转子的磁铁收容孔内的永磁铁的合计长度的增大，并且能够实现难以被磁化的部分的减少。

解决课题的手段

实施方式的永磁铁电动机具备：定子，具有定子线圈；以及转子，在转子铁芯上所设的多个磁铁收容孔内分别收容永磁铁。所述磁铁收容孔具有圆弧状收容部及直线状收容部，其中所述圆弧状收容部在俯视时凸部侧朝向转子铁芯的中心侧，所述直线状收容部形成在该圆弧状收容部的两端侧，在所述圆弧状收容部内收容圆弧状的永磁铁，在所述直线状收容部内收容着平板状的永磁铁。而且，该永磁铁电动机可用于密闭型压缩机以及冷冻循环装置。

由此，可提供一种永磁铁电动机，能够实现收容在转子的磁铁收容孔内的永磁铁的合计长度的增大，并且能够实现难以被磁化的部分的减少。

实施方式的密闭型压缩机，将所述的永磁铁电动机、与连结于所述永磁铁电动机的旋转轴的压缩机构部收容到密闭容器内。

实施方式的冷冻循环装置，包括：冷凝器、膨胀装置、蒸发器以及所述的密闭型压缩机。

附图说明

图1是实施方式的永磁铁电动机的转子的平面图。

图2(A)是表示被收容在图1所示的转子的磁铁收容孔的圆弧状收容部内的圆弧状永磁铁的径向(radial)磁场配向的图，图2(B)是表示被分别收容在上述磁铁收容孔的直线状收容部内的平板状永磁铁的平行磁场配向的图。

图3(A)是图1所示的实施方式的转子在磁化时流动的磁通的分析图，图3(B)是表示上述情况下圆弧状的永磁铁及其周边部的磁通密度的图表。

图4(A)是图9所示的现有的转子在磁化时流动的磁通的分析图，图4(B)是表示上述情况下V字状尖端部及其周边部的磁通密度的图表。

图5(A)是表示分别收容在图1所示的实施方式的转子的各磁铁收容孔内的永磁铁的合计长度的图，图5(B)是表示分别收容在图9所示的现有的转子的各V字状磁铁收容孔内的永磁铁的合计长度的图。

图6是当永磁铁电动机的磁极数为6极、转子外径为φ65、内径为φ16时，对于收容在各磁铁收容孔内的磁铁的合计长度，对图1所示的实施方式的情况与图9所示的现有技术的情况进行比较而表示的图表。

图7是当永磁铁电动机的磁极数为4极、转子外径为φ65、内径为φ16时，对于收容在各磁铁收容孔内的磁铁的合计长度，对图1所示的实施方式的情况与图9所示的现有技术的情况进行比较而表示的图表。

图8是以剖面表示具备图1所示的实施方式的永磁铁电动机的密闭型压缩机的一部分，并且表示具备该密闭型压缩机的冷冻循环装置的整体结构的图。

图9是现有的永磁铁电动机的转子的平面图。

图10是表示被收容在图9所示的V字状磁铁收容孔内的永磁铁的平行磁场配向的图。

附图标记：

1、11：转子

2、12：转子铁芯

3、13：轴孔

4、14：磁铁收容孔

4a：空间部

5、6：永磁铁

7：平行磁场配向

14a：圆弧状收容部

14b、14c：直线状收容部

15：铆钉插通孔

16：圆弧状的永磁铁

16c：径向磁场配向

17a、17b：一对平板状的永磁铁

17c：平行磁场配向

20：密闭型压缩机

21：密闭容器

22：中间分隔板

23：压缩机构部

24：永磁铁电动机

24a：定子

24b：转子

25：旋转轴

25a：主轴部

25b：副轴部

26A：第1气缸

26B：第2气缸

27：主轴承

28：副轴承

29a：第1偏心辊

29b：第2偏心辊

31：冷凝器

32：膨胀装置

33：蒸发器

40：冷冻循环装置

a：间隔、第1偏心部

b：第2偏心部

O：转子铁芯的中心

P：制冷剂管

Pa：第1吸入制冷剂管

Pb：第2吸入制冷剂管

Sa：第1气缸室

Sb：第2气缸室

α：实线

β：虚线

具体实施方式

以下，参照附图说明本实施方式。另外，在多个附图中，对于相同或相当的部分标注相同符号。

(第1实施方式)

第1实施方式的永磁铁电动机具备图1所示的转子11以及图8所示且后述的定子24a。

如图1所示，转子11是绕着圆柱状的转子铁芯12中通过压入等来插入并固定旋转轴(未图示)的轴孔13的中心、即、绕着转子11的中心O，而配设有多个磁铁收容孔14、14、...。

转子铁芯12是将包含电磁钢板等的多个圆形薄板沿轴向层叠而形成为圆柱状，且绕中心O而形成有供铆钉(rivet)(未图示)插通的多个铆钉插通孔15。

各磁铁收容孔14具有磁铁收容孔14的凸部侧朝向转子铁芯12的中心O侧的圆弧状收容部14a、及形成在该圆弧状收容部14a的两端侧的一对直线状收容部14b、14c，这些收容部14a～14c遍及转子铁芯12的轴向大致全长而形成。

圆弧状收容部14a使其凸弧状的内周面深深地延伸至转子中心O的外周的附近为止。该圆弧状收容部14a的中心角是根据永磁铁电动机的磁极数等而适当形成。

一对直线状收容部14b、14c从圆弧状收容部14a的两端朝向转子铁芯12的径向外方呈大致直线状地延伸，且在转子铁芯12的外周壁的跟前终结。

并且，在各圆弧状收容部14a内，遍及圆弧状收容部14a的轴向的大致全长而收容铁氧体制等的圆弧状的永磁铁16，该永磁铁16与该圆弧状收容部14a的俯视形状为大致相同形状，且可嵌入地形成。

而且，在一对直线状收容部14b、14c内，遍及直线状收容部14b、14c的轴向的大致全长而收容铁氧体制等的平板状的永磁铁17a、17b，该永磁铁17a、17b与直线状收容部14b、14c的俯视形状为大致相同形状，且可嵌入地形成。这些平板状的永磁铁17a、17b与圆弧状的永磁铁16的对接端面彼此以尽可能密接的方式而形成。

因此，能够实现收容在各磁铁收容孔14内的圆弧状的永磁铁16与一对平板状的永磁铁17a、17b彼此的间隙的减小，并且能够实现这些圆弧状的永磁铁16及平板状的永磁铁17a、17b的合计长度的增大。

如图2(A)所示，各圆弧状的永磁铁16如符号16c所示般形成为径向磁场配向，图2(B)所示的各平板状的永磁铁17a、17b如符号17c所示般形成为平行磁场配向。即，在1个磁铁收容孔14内，收容有磁场配向不同的永磁铁16、17a、17b。

图3表示上述转子11在磁化时的转子铁芯12的中心O的周边部的一部分磁通的流动。即，将作为上述圆弧状的永磁铁16与一对平板状的永磁铁17a、17b被磁化为永磁铁之前的原材料的铁氧体等磁性体收容到上述磁铁收容孔14内，通过与该转子11的定子大致相同的磁化机(图示省略)等，从转子11的外周侧赋予磁场以进行磁化。

并且，如图3(A)所示，圆弧状的永磁铁16靠近转子铁芯12的中心O而远离磁化机，相应地，比平板状的永磁铁17a、17b的磁通密度低。

而且，在图3(A)中，以圆弧箭头所示的圆弧状的永磁铁16的外周部的磁通密度如图3(B)所示，分布成周方向中间部最低而在其两侧陡峭地上升的U字状。磁通密度最低的周方向中间部的磁通密度例如为约0.8T左右。

与此相对，图9等所示的现有的V字状磁铁收容孔4内的平板状的永磁铁5、6中，如图4(A)所示般在转子铁芯2的中心O侧，形成图中为大致三角形状的空间部4a。

因此，在图4(A)中，如粗短的直线箭头所示，与大致三角形的空间部4a的图中右侧斜边相接的一侧的平板状的永磁铁6，其一端面的板厚方向的磁通密度如图4(B)所示，从空间部4a的顶角侧开始，随着朝向其相反侧(即外表面侧)而逐渐下降，最低的磁通密度例如为约0.39T，为本实施方式的最低磁通密度的约一半以下。

图5(A)及图5(B)分别表示图5(A)所示的本实施方式的1个磁铁收容孔14内所收容的圆弧状的永磁铁16和一对平板状的永磁铁17a、17b的宽度方向的合计长度、与图5(B)所示的现有的1个V字状磁铁收容孔4内所收容的平板状的永磁铁5、6的合计长度。

这些永磁铁16、17a、17b与永磁铁5、6的合计长度均是以板厚方向中心轴上的长度来测定。另外，在本实施方式与现有技术中，转子铁芯12、2的外径及内径(轴孔)的大小相同，且磁铁收容孔14、4的转子中心O侧的前端与轴孔13、3的内周面的间隔a相等。

图6及图7对将图5(A)及图5(B)所示的a的长度作为参数(parameter)时的上述永磁铁16、17a、17b的合计长度和5、6的合计长度进行对比，图中实线α表示本实施方式的长度，虚线β表示现有技术(V字形)的长度。

而且，图6表示磁极数为6极、转子11、1的外径为φ65(mm)、转子11、1的内径为φ16(mm)的永磁铁电动机的情况下的永磁铁16、17a、17b的合计长度和5、6的合计长度。

图7表示转子11、1的内外径与图6的情况相同但磁极数为4极时的永磁铁16、17a、17b的合计长度和5、6的合计长度。

即，在磁极数为4极、6极的任一情况下，实线α所示的实施方式的U字状配置的永磁铁16、17a、17b的合计长度都要比虚线β所示的V字状配置的现有技术的永磁铁的合计长度长。

由此，具备本实施方式的转子11的永磁铁电动机的磁通量较多，能够实现作为电动机的能力的提高。而且，根据本实施方式，可使用廉价的铁氧体磁铁来作为圆弧状的永磁铁16及平板状的永磁铁17a、17b的原材料(磁性体)，因此能够实现作为永磁铁电动机的成本(cost)的降低。

(第2实施方式、第3实施方式)

图8表示组装有永磁铁电动机的密闭型压缩机20和具备该密闭型压缩机20的冷冻循环装置40的结构。

如图8所示，密闭型压缩机20具有密闭容器21，在该密闭容器21内的下部设有压缩机构部23，在上部设有上述第1实施方式的永磁铁电动机24。上述压缩机构部23与永磁铁电动机24通过旋转轴25而连结。

永磁铁电动机24通过压入或热套而固定于密闭容器21的内周面，且包含转子11，该转子11具备：筒状的定子24a，安装有线圈；以及第1实施方式的永磁铁，可旋转地设置于该定子24a的内侧。

压缩机构部23介隔中间分隔板22而在该中间分隔板22的上表面部具备第1气缸(cylinder)26A，在下表面部具备第2气缸26B。进而，在第1气缸26A的上表面安装固定有主轴承27，而且，在第2气缸26B的下表面安装固定有副轴承28。

主轴承27支撑旋转轴25的主轴部25a，副轴承28支撑旋转轴25的副轴部25b。旋转轴25一体地具备第1偏心部a与第2偏心部b，该第1偏心部a与第2偏心部b贯穿第1气缸26A及第2气缸26B内部，并且具备大致180°的相位差而形成。

第1偏心部a及第2偏心部b呈彼此相同的直径，且以位于第1气缸26A及第2气缸26B的内径部的方式而组装。第1偏心辊(roller)29a嵌合于第1偏心部a的周面，第2偏心辊29b嵌合于第2偏心部b的周面。

第1气缸26A的内径部由主轴承27与中间分隔板22所包围，而形成第1气缸室Sa。

第2气缸26B的内径部由副轴承28与中间分隔板22所包围，而形成第2气缸室Sb。

各气缸室Sa、Sb形成为彼此相同的直径以及高度尺寸，偏心辊29a、29b的周壁的一部分一边与各气缸室Sa、Sb的周壁的一部分形成线接触，一边偏心旋转自如地受到收容。

虽未特别图示，但在第1气缸26A中，设有与第1气缸室Sa连通的叶片(vane)室，移动自如地收容叶片。而且，在第2气缸26B中，设有与第2气缸室Sb连通的叶片室，移动自如地收容叶片。

各叶片的前端部在俯视时形成为半圆状，且朝相向的气缸室Sa、Sb突出，无论该叶片的旋转角度如何，均能与俯视呈圆形状的第1偏心辊29a及第2偏心辊29b周壁形成线接触。

设置有将第1气缸26A的叶片室与该气缸26A的外周面予以连通的横孔，收容弹簧构件(压缩弹簧)。该弹簧构件介隔在叶片的后端侧端面与密闭容器21内周壁之间，对叶片赋予弹性力(背压)。

设置有将第2气缸26B的叶片室与该气缸26B的外周面予以连通的横孔，收容弹簧构件(压缩弹簧)。该弹簧构件介隔在叶片的后端侧端面与密闭容器21内周壁之间，对叶片赋予弹性力(背压)。

并且，冷冻循环装置40是将制冷剂管P连接于密闭容器21的上端部，在该制冷剂管P上，经由冷凝器31、膨胀装置32及蒸发器33而连接有未图示的蓄积器(accumulator)。

进而，冷冻循环装置40具备：第1吸入制冷剂管Pa，从蓄积器贯穿密闭型压缩机20的密闭容器21与第1气缸26A侧部而直接连通至第1气缸室Sa内；以及第2吸入制冷剂管Pb，贯穿密闭容器21与第2气缸26B侧部而直接连通至第2气缸室Sb内。

并且，永磁铁电动机24使用了图1等所示的磁通量多的转子11来作为转子24b，因此能够实现作为电动机的能力、即功率(power)的增大。因此，根据具备由该永磁铁电动机24所驱动的压缩机构部23的密闭型压缩机20，能够实现压缩机构部23的制冷剂压缩能力的提高。

因此，根据冷冻循环装置40，由于具备制冷剂压缩能力高的压缩机构部23，因此相应地，能够实现冷冻能力的提高。

以上，对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式仅为例示，并不意图限定本发明的范围。这些实施方式能以其他的各种形态来实施，在不脱离本发明的主旨的范围内，可进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形例包含在本发明的范围或主旨内，并且包含在与其均等的范围内。

Claims (3)

1.一种永磁铁电动机，其特征在于，包括：

定子，具有定子线圈；以及

转子，在转子铁芯上所设的多个磁铁收容孔内分别收容永磁铁，

所述磁铁收容孔形成有圆弧状收容部及一对直线状收容部，其中所述圆弧状收容部在俯视时凸部侧朝向所述转子铁芯的中心侧，所述一对直线状收容部形成在所述圆弧状收容部的两端侧，在所述圆弧状收容部内收容着形成有径向磁场配向的圆弧状的永磁铁，所述圆弧状的永磁铁形成为与所述圆弧状收容部俯视时同形状而可嵌入所述圆弧状收容部，在所述一对直线状收容部内收容着形成有平行磁场配向的平板状的永磁铁，所述平板状的永磁铁形成为与所述一对直线状收容部俯视时同形状而可嵌入所述一对直线状收容部,

所述磁铁收容孔内的平板状的永磁铁与邻接的所述磁铁收容孔内的平板状的永磁铁之间的间隔为固定。

2.一种密闭型压缩机，其特征在于，

将权利要求1所述的永磁铁电动机、与连结于所述永磁铁电动机的旋转轴的压缩机构部收容到密闭容器内。

3.一种冷冻循环装置，其特征在于，包括：

冷凝器、膨胀装置、蒸发器以及权利要求2所述的密闭型压缩机。