CN104081631B - 电动机及使用了该电动机的电动压缩机 - Google Patents

Abstract

在磁屏蔽空间(44)的周围，在第一侧边(52)、第二侧边(53)，在与外周边(51)的一端(51a)、另一端(51b)接近的端部形成向磁屏蔽空间(44)的内部空间侧凸出的R形状的弯曲部(55)、(56)。在位于外周边(51)的两端的磁屏蔽空间(44)的角部(C1)、(C2)的附近，短路磁通(M)流通的流路的单位截面积的磁通密度变小，使短路磁通(M)的量减少。

Description

电动机及使用了该电动机的电动压缩机

技术领域

本发明涉及在转子中埋入有永久磁铁的磁铁埋入式电动机及使用了该电动机的电动压缩机。

背景技术

在空调机或冷冻机中，为了压缩制冷剂，使用内置有电动机的电动压缩机。在该电动压缩机用的电动机中，使用磁铁埋入式电动机，该电动机具备在通过层叠磁性钢板而构成的转子铁芯的外周沿着周向以规定间隔埋入有多个永久磁铁的转子。

这样的电动机具备定子(stator)和隔着规定的间隙而配置于该定子的内部侧的转子(rotor)，该转子形成为如下结构：在与轴向垂直的截面上，将设有供永久磁铁埋入的磁铁插入孔的主磁极部和由主磁极部之间的铁芯部构成的辅助磁极部(辅助凸极部)在周向上交替地各配置多极。由此，构成为利用由永久磁铁的磁通产生的磁转矩和由主磁极部及辅助磁极部的凸极性产生的磁阻转矩这两方来获得转矩。

如图5所示，在转子101的主磁极部102，在永久磁铁103的端部形成有由具有磁性的空隙部构成的非磁性部104。即，在形成于转子101的磁铁插入孔106的一部分插入有永久磁铁103，其剩余部的开口部105形成为非磁性部104。

该非磁性部104位于在转子101的周向上彼此邻接的主磁极部102和辅助磁极部107之间，使该部分的由永久磁铁103产生的磁通密度分布的倾斜度减缓。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4668721号公报

发明内容

关于非磁性部104，从确保强度等方面考虑，在结构方面，在转子101的最外周部形成有在周向上连续的外周框108。于是，经由该外周框108而产生从永久磁铁103的一方的磁极103a向另一方的磁极103b的短路磁通M。其结果是，作为转子101，产生无助于电动机的驱动的无效磁通，导致电动机效率的降低。

本发明的一个目的在于提供一种能够提高磁效率且提高电动机性能的电动机及使用了该电动机的电动压缩机。

为了解决上述课题，本发明的电动机采用以下的技术方案。

本发明的特征在于，具备转子，所述转子具有：圆筒状的转子铁芯，主磁极部和辅助磁极部在周向上交替地各配置有多极；大致V字状的磁铁插入孔，与主磁极部对应地，以通过转子中心和该主磁极部的周向中心的d轴为中心，将凸部朝向转子中心设置；每1极配置有2个的磁铁，呈大致V字状地埋入磁铁插入孔内；及磁屏蔽空间，在呈大致V字状的磁铁插入孔的周向两端部形成，关于磁屏蔽空间，在沿着转子的外周部的边的至少一方的端部的角部具有弯曲部，所述弯曲部以将磁屏蔽空间的外周侧作为中心的预定的曲率半径形成。

如此形成弯曲部，使沿着转子的外周部的边的端部的角部向外周侧突出，由此能够减小来自永久磁铁的短路磁通通过的部分的截面积，能够抑制无助于电动机的驱动的无效磁通的量。

如图3所示，弯曲部55、56可以在磁屏蔽空间44中形成于与沿着转子12的外周部的外周边51交叉且位于转子12的内周部侧的第一侧边52、第二侧边53。

层叠多张磁性钢板而构成转子，在将磁性钢板的厚度设为T并将弯曲部的曲率半径设为R时，可以为0.5≤R/T≤1.0。另外，在将转子的外径设为RG时，可以为0.0001≤R/RG≤0.01。

本发明也可以是一种电动压缩机，具备压缩机构和驱动该压缩机构的电动机，其特征在于，电动机为如上述那样的电动机。

发明效果

通过形成弯曲部而使沿着转子的外周部的边的端部的角部向外周侧突出，能够减小来自永久磁铁的短路磁通通过的截面积，能够抑制无效磁通的量。由此，能够提高磁效率，从而提高电动机性能。

附图说明

图1是本实施方式的电动压缩机的纵向剖视图；

图2是表示转子的结构的图；

图3是表示磁屏蔽空间的结构的图；

图4是表示对有无弯曲部的磁效率进行模拟后的计算结果的图；

图5是表示现有的转子的结构的图。

具体实施方式

使用附图对本发明的实施方式进行说明。

图1表示本实施方式的电动压缩机的纵向剖视图。

在本实施方式中，示出涡旋式电动压缩机1的例子，但压缩机其本身不限于涡旋式，当然也可以适用于各种各样的压缩机。电动压缩机1具备构成外壳的筒状的壳体2。壳体2由呈有底的筒状的铸铝制的压缩机壳体3和电动机壳体4构成，在夹着O形环6的状态下用螺栓5将分别一体成形的凸缘部3A、4A彼此连结，由此形成为一体化的结构。

在电动机壳体4的外周一体地设有逆变器收容部7。在该逆变器收容部7装入逆变器(省略图示)，该逆变器将从省略图示的电源单元供给的直流电转换为三相交流电，并经由密封端子8对设置于电动机壳体4内的电动机(以下，有时也简称为电动机。)10施加。此外，逆变器可以是公知的结构，省略此处的详细说明。

内置于电动机壳体4内的电动机10具备定子(stator)11和转子(rotor)12，定子11通过压入等而固定于电动机壳体4的内周面。在定子11和电动机壳体4之间，在圆周方向的多个部位设有沿着轴向贯通的省略图示的气体通路。能够使低压的制冷剂气体经由该气体通路而向壳体2的前方侧流通，所述低压的制冷剂气体经由设于电动机壳体4的后端侧的吸入口(省略图示)被吸入到电动机壳体4的底面和电动机10的端面之间的空间13内。

在转子12上一体地结合有旋转轴(曲轴)14。该旋转轴14的后端部由设于电动机壳体4的底面部的轴承15支承为旋转自如，旋转轴14的前端部由设于轴承部件16的主轴承17支承为旋转自如。在旋转轴14的前端部一体地设有从旋转轴中心偏心了规定尺寸的曲柄销14A。此外，轴承部件16经由螺栓18而固定支承于电动机壳体4的开口端侧。

另一方面，在压缩机壳体3内设有涡旋压缩机构(压缩机构)20。该涡旋压缩机构20为使一对固定涡旋盘21和回旋涡旋盘22啮合而构成的公知的压缩机构，在两涡旋盘21、22之间形成的一对压缩室23通过回旋涡旋盘22的公转回旋运动而从外周部位向中心部位减少容积并同时移动，由此，将低压的制冷剂气体压缩为高压气体。

固定涡旋盘21通过螺栓24而固定设置于压缩机壳体3的底面侧，在固定涡旋盘21的端板背面和压缩机壳体3的底面之间形成有排出室25。从一对压缩室23在中央部合流而形成的中央压缩室经由排出口26及排出阀27而向该排出室25排出高压气体，该高压气体从排出室25经由与排出口28连接的省略图示的排出配管而向外部排出。

回旋涡旋盘22的端板背面由上述轴承部件16的推力面支承。另外，回旋涡旋盘22经由滚针轴承30、传动套筒31而将旋转轴14的曲柄销14A与设于端板背面的凸起部29连结，并通过旋转轴14的旋转而被驱动，相对于固定涡旋盘21公转回旋。该回旋涡旋盘22经由夹装于端板背面和轴承部件16之间的欧氏环32而被阻止自转。此外，在传动套筒31上一体地设有配重33，该配重33用于对与回旋涡旋盘22的公转回旋驱动相伴的不平衡负荷进行调整。

在上述电动压缩机1中，如图2所示，电动机10的转子12具有层叠多张薄板状的磁性钢板50而构成的呈圆筒状的转子铁芯40，在转子铁芯40的中心部固定有沿着轴向贯通的旋转轴14。该转子铁芯40形成为在其外周部以包围旋转轴14的方式使主磁极部41和辅助磁极部(辅助凸极部)42沿着周向交替地各配置有多极的结构，所述主磁极部41设有与电动机极数(在本实施方式中为6极)对应的数量的用于埋入永久磁铁(以下，有时也简称为磁铁。)46的磁铁插入孔43，所述辅助磁极部(辅助凸极部)42由主磁极部41之间的铁芯部构成。

该电动机10在向定子(stator)11施加三相交流电流而产生旋转磁场时，该旋转磁场作用于转子12的永久磁铁46而产生磁转矩，并且，除了磁转矩以外，磁阻转矩也作用于转子12。

在此，在图2中，在将通过转子中心O和主磁极部41的周向中心的轴设为d轴且将通过主磁极部41的极间中心、即转子中心O和辅助磁极部42的周向中心的轴设为q轴时，由通过d轴和q轴的磁通的通过容易度之差而产生磁阻转矩。此外，本实施方式表示d轴及q轴每隔60°等间隔地设置的6极电动机的例子。

在各主磁极部41设有以主磁极部41的周向中心为中心并将凸部朝向转子中心O设置的大致V字状的磁铁插入孔43，在其周向两端部设有磁屏蔽空间(磁通屏障)44，并且，在V字的凸部即中央部设有呈大致梯形形状的较大的磁屏蔽空间(磁通屏障)45。关于该磁屏蔽空间45，通过将上下边设定为适当长度而在周向上具有规定的宽度，其上下部为相对于磁铁插入孔43向半径方向外侧及内侧突出规定尺寸的三角形形状。

在呈大致V字状的磁铁插入孔43的周向两端部的磁屏蔽空间44和中央部侧的磁屏蔽空间45之间的磁铁保持部48埋入有截面为矩形形状的每1极配置有2个的永久磁铁46。

如图3所示，磁铁保持部48具有与在剖面矩形的永久磁铁46中相互平行的长边46a、46b相向的两个相向边48a、48b。

作为磁铁46，优选使用例如钕系的稀土磁铁，且通过晶界扩散合金法等制造的更小型并具备高耐热性及高保持力的磁铁。此外，埋入磁铁插入孔43的每1极配置有2个的永久磁铁46通过铆接等适当的手段而固定于磁铁插入孔43的磁铁保持部48内。

对于磁屏蔽空间44的具体的形状进行说明。磁屏蔽空间44作为整体例如呈大致三角形形状。其三边由沿着构成转子12的磁性钢板50的外周部50a的外周边51、从外周边51的一端51a朝向磁铁插入孔43延伸的第一侧边52、从外周边51的另一端51b朝向磁铁插入孔43延伸的第二侧边53构成。

外周边51为与构成转子12的磁性钢板50的外周部50a呈同心状地以一定的曲率半径形成的圆弧状。由此，在该外周边51和磁性钢板50的外周部50a之间形成沿着磁性钢板50的外周部50a连续的外周框部58，该外周框部58以一定的宽度W形成。

第一侧边52以从外周边51的一端51a与在磁铁保持部48中从外周边51远离的一侧的相向边48a连续的方式形成。而且，在磁铁保持部48的相向边48a的附近形成有用于对永久磁铁46进行定位固定的突起54。

另外，第二侧边53以从外周边51的另一端51b朝向磁铁保持部48的相向边48b的端部延伸的方式形成。即，磁屏蔽空间44的一边由保持于磁铁保持部48的永久磁铁46的端边46c和第二侧边53形成。

在第一侧边52、第二侧边53，在与外周边51交叉的角部的附近，即与外周边51的一端51a、另一端51b接近的端部形成有朝向磁屏蔽空间44的内部空间侧凸出的弯曲部55、56。该弯曲部55、56以将磁屏蔽空间44的外周侧作为中心的预定的曲率半径R形成。

这样的弯曲部55、56的曲率半径R能够以相对于1张磁性钢板50的层叠方向的板厚T为0.5≤R/T≤1.0的方式形成。

另外，这样的弯曲部55、56的曲率半径R能够以相对于转子12的外径RG为0.0001≤R/RG≤0.01的方式形成。

通过形成这样的弯曲部55、56，位于外周边51的两端的磁屏蔽空间44的角部C1、C2与将该弯曲部55、56设为直线状的情况相比，更向外周侧突出而定位。

在这样的涡旋式电动压缩机1中，经由设置于逆变器收容部7的逆变器(省略图示)而向电动机10施加电力，当驱动电动机10旋转时，经由设于电动机壳体4的吸入口而向空间13内吸入低压的制冷剂气体。该低压气体通过定子11和电动机壳体4之间的气体通路，经由电动机壳体4的壁面而对逆变器收容部7内的逆变器进行冷却后，向轴承部件16侧的空间内流通，从此处被吸入到设于压缩机壳体3侧的涡旋压缩机构20的一对压缩室23内。

伴随着回旋涡旋盘22的公转回旋运动而两压缩室23减少容积并同时向中心侧移动，由此将被吸入到一对压缩室23的低压气体压缩。而且，两压缩室23在中心部合流，该压缩室与设于固定涡旋盘21的中心部的排出口26连通，由此，被压缩的高压气体推开排出阀27而向排出室25内排出。该高压气体经由排出口28向制冷循环侧送出，在制冷循环内进行循环后，再次从吸入口被吸入到电动压缩机1内。

这期间，从外部电源向装入于逆变器收容部7内的逆变器供给的直流电力由逆变器转换为从上位的控制装置向逆变器作出指令的频率的三相交流电力，从逆变器侧的UVW端子经由密封端子8、连接有密封端子8的线束组件34及电动机引线等而向电动机10的定子11施加。由此，以所需要的转速驱动转子12旋转，经由旋转轴14来驱动涡旋压缩机构20。

上述电动机10的转子12具备：圆筒状的转子铁芯40，主磁极部41和辅助磁极部42在周向上交替地各配置有多极；大致V字状的磁铁插入孔43，与主磁极部41相对应地以通过转子中心O和该主磁极部41的周向中心的d轴为中心并将凸部朝向转子中心O设置；及每1极配置有2个的永久磁铁46，呈大致V字状地埋入于该磁铁插入孔43内，当向定子11施加三相交流电流而产生旋转磁场时，该旋转磁场作用于转子12的永久磁铁46而产生磁转矩，并且，除了该磁转矩之外，磁阻转矩也作用于转子12，以规定的转矩驱动转子12旋转。

这时，在磁屏蔽空间44的周围，在第一侧边52、外周边51、第二侧边53的周围产生从永久磁铁46的一方的磁极46p向另一方的磁极46q的短路磁通M。在第一侧边52、第二侧边53，在与外周边51的一端51a、另一端51b接近的端部形成R形状的弯曲部55、56，由此位于外周边51两端的磁屏蔽空间44的角部C1、C2向外周侧突出，由此，短路磁通M的流动在角部C1、C2成为锐角。由此，能够使短路磁通M流过的流路的单位截面积上的磁通密度变小，使短路磁通M的量减少。

图4所示的是表示对有无弯曲部55、56的磁效率的不同进行模拟后的计算结果的图。如该图4所示，能够确认与不具备弯曲部55、56的情况相比，由于具备弯曲部55、56而磁效率提高。

这样一来，能够使永久磁铁46的无效磁通减少，磁效率提高，使电动机性能提高。

此外，在上述实施方式中，在第一侧边52、第二侧边53这双方具备弯曲部55、56，但也可以在第一侧边52、53的一方设置弯曲部55、56。

另外，在第一侧边52、第二侧边53形成弯曲部55、56，但也可以在外周边51的两端部形成这些弯曲部55、56。但是在该情况下，在外周边51的两端部其宽度W变窄，可能容易产生应力集中。

而且，在上述实施方式中，将磁屏蔽空间44设为三角形形状，但在将其设为梯形形状等的情况下，通过将其至少一个角部设为与上述相同的形状，也能够获得同样的效果。

除此之外，只要在本发明的宗旨范围内，就可进行向除上述之外的结构的变更。

本发明在不脱离其精神或主要特征的情况下，能够以其它各种各样的形式实施。因此，上述的实施例在所有方面只不过是简单的例示，不可限定性地解释。本发明的范围通过权利要求书来表示，在说明书中未作任何限定。而且，属于权利要求书的均等范围的变形及变更均在本发明的范围内。

标号说明

1 电动压缩机

10 电动机

11 定子

12 转子

14 旋转轴

20 涡旋压缩机构(压缩机构)

40 转子铁芯

41 主磁极部

42 辅助磁极部(辅助凸极部)

43 磁铁插入孔

44 磁屏蔽空间

45 磁屏蔽空间

46 永久磁铁(磁铁)

48 磁铁保持部

50 磁性钢板

50a 外周部

51 外周边

51a 一端

51b 另一端

52 第一侧边

53 第二侧边

55，56 弯曲部

58 外周框部

Claims (5)

1.一种电动机，具备转子，所述转子具有：

圆筒状的转子铁芯，主磁极部和辅助磁极部在周向上交替地各配置有多极；

大致V字状的磁铁插入孔，与所述主磁极部对应地，以通过转子中心和该主磁极部的周向中心的d轴为中心，将凸部朝向转子中心设置；

每1极配置有2个的磁铁，呈大致V字状地埋入所述磁铁插入孔内；及

磁屏蔽空间，在呈大致V字状的所述磁铁插入孔的周向两端部形成，

关于所述磁屏蔽空间，在沿着所述转子的外周部的边的至少一方的端部的角部具有弯曲部，所述弯曲部以将所述磁屏蔽空间的外周侧作为中心的预定的曲率半径形成。

2.如权利要求1所述的电动机，其中，

所述弯曲部在所述磁屏蔽空间中形成于与沿着所述转子的外周部的所述边交叉且位于所述转子的内周部侧的边。

3.如权利要求2所述的电动机，其中，

层叠多张磁性钢板而构成所述转子，

在将所述磁性钢板的1张的厚度设为T并将所述弯曲部的曲率半径设为R时，

0.5≤R/T≤1.0。

4.如权利要求2所述的电动机，其中，

层叠多张磁性钢板而构成所述转子，

在将1张所述磁性钢板的外径设为RG并将所述弯曲部的曲率半径设为R时，

0.0001≤R/RG≤0.01。

5.一种电动压缩机，具备压缩机构和驱动该压缩机构的电动机，其中，

所述电动机为权利要求1～4中任一项所述的电动机。