CN109417320B - 转子、电动机、送风机、压缩机以及空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

一种转子，具备：转子芯，具有以轴线为中心的圆筒状的外周面，且具有作为轴线的方向的两端部的第1端部和第2端部；第1永磁铁，配置于转子芯的包括第1端部的区域；第2永磁铁，配置于转子芯的包括第2端部的区域。第1永磁铁以沿着轴线的方向越接近第1端部而从轴线到该第1永磁铁的距离越增加的方式倾斜。第2永磁铁以沿着轴线的方向越接近第2端部而从轴线到该第2永磁铁的距离越增加的方式倾斜。

Description

转子、电动机、送风机、压缩机以及空气调节装置
技术领域
本发明涉及转子、电动机、送风机、压缩机以及空气调节装置。
背景技术
近年来，为了降低能量消耗量，要求电动机的高效率化。因此，在内转子型的电动机中，提出了使转子的轴向长度比定子的轴向长度长的电动机(例如，参照专利文献1)。通过加长转子的轴向长度，能够增大装载于转子的永磁铁，因此能够得到更大的磁力(例如，参照专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-252968号公报(参照图2)
专利文献2：日本特开2014-204599号公报(参照图9)
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在该情况下，存在来自永磁铁的轴向端部的磁通的一部分不进入定子而成为漏磁通，有效磁通减少这样的问题。漏磁通会妨碍电动机的高效率化。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于通过抑制漏磁通来提高电动机的能量效率。
用于解决课题的技术方案
本发明的转子具备：转子芯，具有以轴线为中心的圆筒状的外周面，且具有作为轴线的方向的两端部的第1端部和第2端部；第1永磁铁，配置于转子芯的包括第1端部的区域；第2永磁铁，配置于转子芯的包括第2端部的区域。第1永磁铁以沿着轴线的方向越接近第1端部而从轴线到该第1永磁铁的距离越增加的方式倾斜。第2永磁铁以沿着轴线的方向越接近第2端部而从轴线到该第2永磁铁的距离越增加的方式倾斜。
发明效果
在本发明中，由于第1永磁铁以及第2永磁铁倾斜，所以即使在使转子芯的轴向长度比定子芯的轴向长度长的情况下，来自各永磁铁的端部的磁通也容易进入定子，其结果，能够抑制漏磁通，提高电动机的能量效率。
附图说明
图1是表示实施方式1的电动机的剖视图。
图2是表示实施方式1的电动机的侧视图。
图3是表示实施方式1的电动机的侧剖视图。
图4是表示实施方式1的转子中的第1永磁铁以及第2永磁铁的配置的示意图。
图5是表示比较例的转子中的永磁铁的配置的示意图。
图6是用于说明来自实施方式1的第1永磁铁以及第2永磁铁的磁通的流动的示意图。
图7是表示实施方式1的转子芯、定子芯、第1永磁铁以及第2永磁铁的配置的示意图。
图8是用于说明实施方式1的涡电流损失的抑制效果的示意图(A)、(B)。
图9是用于说明实施方式1的涡电流损失的抑制效果的示意图。
图10是表示实施方式1的转子中的第1永磁铁以及第2永磁铁的配置的示意图(A)、(B)。
图11表示实施方式1的转子芯的结构例的示意图(A)、(B)。
图12是表示实施方式1的转子的一个结构例的示意图。
图13是表示实施方式2的转子中的第1永磁铁、第2永磁铁以及第3永磁铁的配置的示意图。
图14是用于说明来自实施方式2的第1永磁铁、第2永磁铁以及第3永磁铁的磁通的流动的示意图。
图15是表示实施方式2的转子中的第1永磁铁、第2永磁铁以及第3永磁铁的配置的示意图。
图16是表示实施方式2的转子的一个结构例的示意图。
图17是用于说明来自图16所示的转子的第1永磁铁、第2永磁铁以及第3永磁铁的磁通的流动的示意图。
图18是表示实施方式1的变形例的结构的示意图。
图19是表示具备应用了各实施方式的电动机的送风机的空气调节装置的图。
图20是表示应用了各实施方式的电动机的压缩机的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
实施方式1
图1是表示实施方式1的电动机100的剖视图。图1所示的电动机100具备定子5和能够旋转地设于定子5的内侧的转子1。气隙16设置在定子5和转子1之间。
转子1具有具备多个磁铁插入孔11的转子芯10和配置于各个磁铁插入孔11的永磁铁2。转子芯10具有以作为旋转中心的轴线CL为中心的圆筒状的外周面。在转子芯10的径向的中心形成有轴孔15。在轴孔15中通过压入固定有作为旋转轴的轴4。
以下，将沿着转子芯10的外周(圆周)的方向称为“周向”。另外，将转子芯10的轴向(即轴线CL的方向)称为“轴向”。另外，将转子芯10的半径方向称为“径向”。
磁铁插入孔11沿轴向贯穿转子芯10。另外，磁铁插入孔11在转子芯10的周向上等间隔地形成有多个(在此为6个)。磁铁插入孔11是在与轴向正交的面内呈直线状延伸的槽。磁铁插入孔11配置在尽可能接近转子芯10的外周面的位置。
在磁铁插入孔11的内部配置有永磁铁2。永磁铁2构成转子1的磁极，周向的永磁铁2的数量与转子1的极数相同。即，在此，转子1的极数为6极。但是，转子1的极数不限于6极，只要是2极以上即可。
永磁铁2由以钕(Nd)、铁(Fe)以及硼(B)为主成分的稀土类磁铁、或者以氧化铁为主成分的铁氧体烧结磁铁构成。由于稀土类烧结磁铁的剩余磁通密度和顽磁力高，因此能够实现电动机100的高效率化和退磁耐力的提高。铁氧体烧结磁铁的顽磁力高，并且供给稳定，因此能够实现电动机100的制造成本的降低和退磁耐力的提高。
永磁铁2被磁化为在转子芯10的径向外侧和径向内侧具有不同的磁极。另外，在周向上相邻的永磁铁2的磁化方向相反。例如，在某个永磁铁2被磁化为径向外侧为N极且径向内侧为S极的情况下，在周向上相邻的永磁铁2被磁化为径向外侧为S极且径向内侧为N极。
在磁铁插入孔11的周向的两端分别形成有磁通屏障14。磁通屏障14是从磁铁插入孔11的周向端部朝向转子芯10的外周在径向上延伸的空隙。磁通屏障14是为了抑制相邻的磁极间的漏磁通(即通过极间流动的磁通)而设置的。
定子5具备定子芯50和卷绕于定子芯50的绕组6。定子芯50是将例如厚度0.1～0.7mm的电磁钢板沿轴向层叠并通过铆接等紧固而成的。
定子芯50具有圆环状的磁轭部51和从磁轭部51向径向内侧突出的多个(在此为18个)齿52。在定子芯50的齿52上卷绕有绕组6。在周向上相邻的齿52之间形成有用于收容绕组6的槽53。
绕组6的卷绕方式可以是跨越多个齿52卷绕的分布绕组，或者也可以是按照每1个齿52卷绕的集中绕组。另外，在图1中，3个槽53与1个磁铁插入孔11相向，但并不限定于这样的结构。
图2和图3是电动机100的侧视图和侧剖视图。如图2所示，电动机100构成为，转子1的轴向(由箭头A所示)的长度比定子5的轴向的长度长。即，电动机100具有转子1伸出的结构。若这样构成，则能够在轴向上增大安装于转子1的永磁铁2，因此能够得到更大的磁力。
另一方面，如图3所示，永磁铁2的轴向端部比定子5向轴向外侧突出。因此，从永磁铁2的轴向端部出来的磁通的一部分不进入定子5而成为漏磁通。若产生漏磁通，则有助于驱动力的产生的有效磁通减少。因此，为了电动机100的高效率化(即提高能量效率)，需要降低漏磁通。
因此，在该实施方式1中，将永磁铁2沿轴向分割为第1永磁铁21及第2永磁铁22这两个永磁铁，将第1永磁铁21及第2永磁铁22相对于转子1的轴向(轴线CL)倾斜地配置。第1永磁铁21以及第2永磁铁22均以越接近转子芯10的轴向端部而距轴线CL的距离越增加(即到转子1的外周面的距离越减少)的方式倾斜。
图4是表示转子1中的第1永磁铁21以及第2永磁铁22的配置的图。另外，图4表示转子1中的以轴线CL为中心的角度60度的范围。另外，用实线表示永磁铁21、22。转子芯10具有作为轴向的一端部的第1端部10a和作为另一端部的第2端部10b。
第1永磁铁21和第2永磁铁22均具有平板形状。第1永磁铁21配置于转子芯10的包括第1端部10a的区域。另外，第1永磁铁21以沿着转子芯10的轴向(轴线CL的方向)越接近第1端部10a而从轴线CL至第1永磁铁21的距离越增加的方式倾斜。
第2永磁铁22配置于转子芯10的包括第2端部10b的区域。另外，第2永磁铁22以沿着转子芯10的轴向越接近第2端部10b而从轴线CL至第2永磁铁22的距离越增加的方式倾斜。
第1永磁铁21与第2永磁铁22的交界23位于转子芯10的轴向中央部。优选在该第1永磁铁21与第2永磁铁22的交界23设置绝缘层。另外，也可以使第1永磁铁21和第2永磁铁22分离。
转子芯10的磁铁插入孔11被分割为配置第1永磁铁21的第1磁铁插入孔101和配置第2永磁铁22的第2磁铁插入孔102这两个磁铁插入孔。第1磁铁插入孔101配置于转子芯10的包括第1端部10a的区域。另外，第1磁铁插入孔101以沿着转子芯10的轴向越接近第1端部10a而从轴线CL到第1磁铁插入孔101的距离越增加的方式倾斜。
第2磁铁插入孔102配置于转子芯10的包括第2端部10b的区域。另外，第2磁铁插入孔102以沿着转子芯10的轴向越接近第2端部10b而从轴线CL到第2磁铁插入孔102的距离越增加的方式倾斜。第1磁铁插入孔101和第2磁铁插入孔102在转子芯10的轴向的中央部连接。
第1磁铁插入孔101在第1永磁铁21的周向两侧分别具有磁通屏障14(图1)，各磁通屏障14朝向转子芯10的外周面向径向外侧延伸。同样，第2磁铁插入孔102在第2永磁铁22的周向两侧分别具有磁通屏障14，各磁通屏障14朝向转子芯10的外周面向径向外侧延伸。
如图4所示，磁通屏障14形成为越接近转子芯10的轴向中央部而长度越长。但是，不限于这样的结构，磁通屏障14也可以在转子芯10的轴向的整个区域具有一定的长度。
第1永磁铁21具有转子芯10的第1端部10a的周向长度W1比转子芯10的轴向中央部的周向长度W0长的梯形形状。同样，第2永磁铁22具有转子芯10的第2端部10b的周向长度W2比转子芯10的轴向中央部的周向长度W0长的梯形形状。
但是，第1永磁铁21以及第2永磁铁22并不限定于梯形形状，也可以是长方形形状。即，第1永磁铁21的第1端部10a的周向长度W1与轴向中央部的周向长度W0也可以相同。同样，第2永磁铁22的第2端部10b的周向长度W2与轴向中央部的周向长度W0也可以相同。
图5是表示比较例的转子中的永磁铁2D的配置的图。在图5中，为了便于说明，使用与实施方式1相同的附图标记。比较例的转子具有未在轴向上分割的1个平板状的永磁铁2D。永磁铁2D相对于转子的轴向平行地延伸。
图6是用于说明来自第1永磁铁21以及第2永磁铁22的磁通的流动的示意图。第1永磁铁21以及第2永磁铁22各自的轴向端部比定子芯50的轴向的端部50a、50b向轴向外侧突出。并且，第1永磁铁21以及第2永磁铁22相对于转子芯10的轴向(轴线CL的方向)分别倾斜了倾斜角度θ。
如上所述，第1永磁铁21的倾斜方向是沿着转子芯10的轴向越接近第1端部10a而从轴线CL到第1永磁铁21的距离越增加的方向。如上所述，第2永磁铁22的倾斜方向是沿着转子芯10的轴向越接近第2端部10b而从轴线CL到第2永磁铁22的距离越增加的方向。
第1永磁铁21及第2永磁铁22的磁化方向均为厚度方向。因此，磁通从第1永磁铁21以及第2永磁铁22各自的表面向与各表面垂直的方向输出。由于第1永磁铁21以及第2永磁铁22如上所述地倾斜，因此从第1永磁铁21以及第2永磁铁22的各端部输出的磁通容易进入定子芯50的内周面50c。因此，漏磁通被抑制，有效磁通增加。
第1永磁铁21以及第2永磁铁22的倾斜角度θ若大于0则有效果，但若倾斜角度θ过大，则在转子芯10的轴向中央部，从第1永磁铁21以及第2永磁铁22到定子芯50的内周面50c的距离变远，因此存在进入定子芯50的有效磁通减少的可能性。
因此，将第1永磁铁21以及第2永磁铁22的相对于轴向(轴线CL的方向)的倾斜角度θ的优选范围设为由以下的式(1)表示的范围。
[数式1]
Figure GDA0001903281800000071
如图7所示，g是转子芯10与定子芯50之间的间隙。h是从转子芯10的外周面到第1永磁铁21以及第2永磁铁22的最小距离。Zr是转子芯10的轴向长度(层叠厚度)，Zs是定子芯50的轴向长度(层叠厚度)。ΔZ是将转子芯10的轴向长度Zr与定子芯50的轴向长度Zs之差除以2而得到的值(Zr-Zs)/2。
式(1)中的倾斜角度θ的上限表示为θmax。该上限θmax如下求出。如图7所示，若考虑从第1永磁铁21以及第2永磁铁22的各端部输出并进入定子芯50的内周面50c的两端部50d、50e的磁通的矢量，则得到以下的式(2)。
[数式2]
Figure GDA0001903281800000081
另外，根据三角函数的对称性，以下的式(3)的关系成立。
[数式3]
Figure GDA0001903281800000082
若将式(3)代入式(2)，则得到以下的式(4)，进而得到式(5)。
[数式4]
Figure GDA0001903281800000083
[数式5]
Figure GDA0001903281800000084
根据该式(5)，求出第1永磁铁21以及第2永磁铁22相对于转子芯10的轴向的角度θ的上限θmax。
若倾斜角度θ大，则从第1永磁铁21以及第2永磁铁22输出的磁通中，进入定子芯50的内周面50c的磁通增加，因此有效磁通增加。但是，若倾斜角度θ超过上限θmax，则有效磁通的增加为停滞，另一方面，倾斜角度θ越大，则第1永磁铁21以及第2永磁铁22从定子芯50的分离量越大，因此有效磁通有可能减少。
因此，第1永磁铁21以及第2永磁铁22相对于轴向的倾斜角度θ优选为上限θmax以下、即上述式(1)的范围内。
接着，对通过将永磁铁2分割为第1永磁铁21和第2永磁铁22而产生的涡电流损失的抑制作用进行说明。图8(A)是表示比较例(图5)的永磁铁2D的平面形状的示意图，图8(B)是表示实施方式1的永磁铁2(第1永磁铁21以及第2永磁铁22)的平面形状的示意图。
已知在由稀土类烧结磁铁构成永磁铁2的情况下，由于在转子芯10与定子芯50之间的间隙16产生的空间高次谐波，在永磁铁2的内部产生涡电流(图8中用箭头EC表示)。由于稀土类烧结磁铁具有电阻，因此若产生涡电流则产生涡电流损失，电动机100的效率降低。另外，涡电流损失被变换为热，因此成为永磁铁2的热退磁的原因。
如图8(B)所示，通过将永磁铁2沿轴向分割为两个，与如图8(A)所示未分割的永磁铁2D相比，涡电流流动的路径在永磁铁2整体变长。因此，电阻增加，能够减少涡电流。
图9是表示未分割的永磁铁2D(图8(A))以及分割后的永磁铁2(图8(B))的涡电流损失的模拟结果的图表。由图9可知，通过将永磁铁2沿轴向分割为两个，涡电流损失降低。
另外，在永磁铁2由铁氧体烧结磁铁构成的情况下，由于氧化铁为主要成分，因此电阻高，涡电流损失小。
接着，对第1永磁铁21以及第2永磁铁22的尺寸进行说明。在将第1永磁铁21以及第2永磁铁22相对于轴向倾斜地配置的情况下，需要使在周向上相邻的第1永磁铁21彼此以及第2永磁铁22彼此不干涉。在此，对第1永磁铁21以及第2永磁铁22均具有长方形形状的情况、即图4所示的宽度W1、W2与宽度W0相等的情况进行说明。
图10(A)及(B)是表示转子1中配置有1个永磁铁2的区域的俯视图及剖视图。设永磁铁2(第1永磁铁21以及第2永磁铁22)的轴向长度为Zr，宽度(周向长度)为W，厚度为t。
首先，若假定第1永磁铁21及第2永磁铁22均与轴向平行地配置，则将它们合在一起的平板状的永磁铁的体积用以下的式(6)表示。
[数式6]
V1＝W×Zr×t…(6)
接着，将第1永磁铁21以及第2永磁铁22配置成相对于轴向形成倾斜角度θ，且使宽度W缩短ΔW，以使在周向上相邻的第1永磁铁21彼此以及第2永磁铁22彼此不干涉。在这种情况下，第1永磁铁21和第2永磁铁22的合计体积用以下的式(7)表示。
[数式7]
Figure GDA0001903281800000101
另外，在转子芯10中，若将配置1个永磁铁(第1永磁铁21以及第2永磁铁22)的区域的以轴线CL为中心的角度范围设为2δ，则能够用以下的式(8)表示缩短宽度ΔW。
[数式8]
ΔW＝Δy×tanδ…(8)
在此，如图10(B)所示，Δy是第1永磁铁21以及第2永磁铁22的倾斜量，由以下的式(9)表示。
[数式9]
Figure GDA0001903281800000102
将式(9)代入式(8)，将得到的ΔW代入式(7)，若设为δ＝30度，则得到以下的式(10)。
[数式10]
Figure GDA0001903281800000103
在此，根据第1永磁铁21以及第2永磁铁22的倾斜角度θ，以使式(6)的体积V1与式(10)的体积V2相同的方式决定永磁铁2(第1永磁铁21以及第2永磁铁22)的长度Zr以及宽度W。
如果是与将第1永磁铁21以及第2永磁铁22与轴向平行地配置的情况相同的体积(V1＝V2)，则厚度t相同，因此与定子芯50相向的表面的面积也相同，因而能够得到充分的有效磁通。由此，能够高效地配置第1永磁铁21以及第2永磁铁22。
接着，对转子芯10的结构进行说明。图11(A)和(B)是表示转子芯10的截面形状的示意图。如图11(A)所示，转子芯10例如能够通过对厚度0.1～0.7mm的电磁钢板7进行冲切，在轴向上层叠并通过铆接等紧固而形成。
在冲切电磁钢板7时，一边使各个电磁钢板7的磁铁插入孔71的位置在径向上错开一边进行冲切。这样的冲切例如能够通过滑动冲压来进行。在接近转子芯10的轴向端部的电磁钢板7中，在接近外周的位置形成磁铁插入孔71，在接近轴向中央部的电磁钢板7中，将磁铁插入孔71形成在从外周离开的位置。由此，能够在转子芯10形成相对于轴向倾斜的磁铁插入孔71。
另外，如图11(B)所示，也可以通过压粉磁芯8形成转子芯10。压粉磁芯8通过对粉末状的磁性材料进行冲压成形而形成。压粉磁芯8具有磁导率比电磁钢板的层叠体低但难以产生涡电流的特性，因此能够大幅降低涡电流损失。
另外，压粉磁芯8通过冲压成形而形成，因此相对于轴向倾斜的磁铁插入孔11的形成比较容易。例如，通过在冲压成形用的模具上设置与磁铁插入孔81对应的形状部分，能够形成磁铁插入孔81。
另外，如图12所示，也可以在转子芯10中在磁铁插入孔11的径向外侧设置狭缝18。在此，一对狭缝18相对于形成于磁铁插入孔11的周向两端部的两个磁通屏障14配置在沿周向相邻的位置。狭缝18起到抑制永磁铁2的磁通越过极间而向相邻的永磁铁2流动(即，相邻的磁极间的漏磁通)的作用。
如以上说明的那样，本发明的实施方式1的转子1具备配置于转子芯10的包括第1端部10a的区域的第1永磁铁21和配置于包括第2端部10b的区域的第2永磁铁22。并且，第1永磁铁21以及第2永磁铁22以越接近转子芯10的轴向端部而与轴线CL的距离越增加的方式倾斜。因此，即使在转子芯10的轴向长度比定子芯50长的情况下，从第1永磁铁21以及第2永磁铁22的各端部输出的磁通也容易进入定子芯50。其结果，能够抑制漏磁通，提高电动机100的能量效率。
另外，第1永磁铁21以及第2永磁铁22由含有钕、铁、硼以及镝的稀土类磁铁、或者含有氧化铁的铁氧体烧结磁铁构成，因此，利用这些高的顽磁力，相对于电动机100运转时作用的反磁场和热，能够抑制第1永磁铁21以及第2永磁铁22的减磁。即，能够得到廉价且减磁耐力优异的电动机100。
另外，第1永磁铁21以及第2永磁铁22均具有梯形形状(周向长度在中央部比转子芯10的轴向端部短的形状)，因此能够将周向长度尽可能长的第1永磁铁21以及第2永磁铁22在周向上彼此不干涉地分别配置多个。
另外，通过由压粉磁芯8构成转子芯10，能够降低涡电流损失，另外，能够容易地形成倾斜的磁铁插入孔11。
另外，通过由层叠转子芯10的电磁钢板7构成，能够通过电磁钢板7的高导磁率实现电动机100的高效率化。另外，通过一点一点地错开形成于各电磁钢板7的磁铁插入孔71的位置，能够形成倾斜的磁铁插入孔11。
另外，第1磁铁插入孔101以及第2磁铁插入孔102分别在第1永磁铁21以及第2永磁铁22的周向两侧具有磁通屏障14(空隙)，因此能够抑制在转子1中沿周向相邻的磁极间的漏磁通。
另外，由于第1永磁铁21与第2永磁铁22的交界23位于转子芯10的轴向中央部，因此配置第1永磁铁21以及第2永磁铁22的磁铁插入孔11成为以转子芯10的轴向中央部为顶点的V字形状。因此，容易将第1永磁铁21以及第2永磁铁22安装于磁铁插入孔11。
另外，由于转子芯10的轴向长度比定子芯50的轴向长度长，因此能够延长第1永磁铁21以及第2永磁铁22的轴向长度，使第1永磁铁21以及第2永磁铁22的磁力增加。
另外，由于第1永磁铁21以及第2永磁铁22相对于轴向(轴线CL的方向)的倾斜角度θ处于上述的式(1)的范围内，因此能够抑制从第1永磁铁21以及第2永磁铁22到定子芯50的距离的增加，增加进入定子芯50的有效磁通。
实施方式2
接着，对本发明的实施方式2进行说明。在实施方式2中，配置于转子1A的永磁铁2A除了具有第1永磁铁201以及第2永磁铁202以外，还具有第3永磁铁203。
图13是表示实施方式2的转子1A中的第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203的配置的图。另外，图13表示转子1A中的以轴线CL为中心的角度60度的范围。另外，用实线表示永磁铁2A(第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203)。转子1A的转子芯10具有作为轴向(轴线CL的方向)的一端部的第1端部10a和作为另一端部的第2端部10b。
如图13所示，第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203均具有平板形状。
第1永磁铁201配置于转子芯10的包括第1端部10a的区域。另外，第1永磁铁201以沿着转子芯10的轴向(轴线CL的方向)越接近第1端部10a而从轴线CL至第1永磁铁201的距离越增加的方式倾斜。
第2永磁铁202配置于转子芯10的包括第2端部10b的区域。另外，第2永磁铁202以沿着转子芯10的轴向越接近第2端部10b而从轴线CL向第2永磁铁202的距离越增加的方式倾斜。
第3永磁铁203在第1永磁铁201与第2永磁铁202之间、即转子芯10的轴向的中央区域与轴向平行地配置。在图13中，第3永磁铁203的轴向长度比第1永磁铁201以及第2永磁铁202的各轴方向长度长，但也可以比它们短。
优选在第1永磁铁201与第3永磁铁203的交界204设置绝缘层。另外，也可以使第1永磁铁201和第3永磁铁203分离。同样地，优选在第2永磁铁202与第3永磁铁203的交界205设置绝缘层。另外，也可以使第2永磁铁202与第3永磁铁203分离。
第1永磁铁201与实施方式1的第1永磁铁21同样，具有梯形形状或长方形形状。第2永磁铁202与实施方式1的第2永磁铁22同样，具有梯形形状或长方形形状。第3永磁铁203具有长方形形状。
转子芯10的磁铁插入孔11A被分割为配置第1永磁铁201的第1磁铁插入孔111、配置第2永磁铁202的第2磁铁插入孔112、以及配置第3永磁铁203的第3磁铁插入孔113。
第1磁铁插入孔111配置于转子芯10的包括第1端部10a的区域。第1磁铁插入孔111以沿着转子芯10的轴向越接近第1端部10a而从轴线CL到第1磁铁插入孔111的距离越增加的方式倾斜。
第2磁铁插入孔112配置于转子芯10的包括第2端部10b的区域。第2磁铁插入孔112以沿着转子芯10的轴向越接近第2端部10b而从轴线CL到第2磁铁插入孔112的距离越增加的方式倾斜。
第3磁铁插入孔113配置在第1磁铁插入孔111与第2磁铁插入孔112之间，并与轴向平行地延伸。
图14是用于说明来自第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203的磁通的流动的示意图。从第1永磁铁201以及第2永磁铁202相对于该表面垂直地输出的磁通进入定子芯50的内周面50c(更具体而言，比两端部50d、50e靠轴向的内侧的区域)。另外，从第3永磁铁203的表面相对于该表面垂直地输出的磁通进入定子芯50的内周面50c。
这样，由于第1永磁铁201以及第2永磁铁202相对于轴向倾斜，因此与实施方式1相同，能够抑制漏磁通。另外，在实施方式2中，由于在第1永磁铁201与第2永磁铁202之间配置与轴向平行的第3永磁铁203，所以与实施方式1相比，能够缩短从永磁铁2A(第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203)到定子芯50的距离。因此，能够增加进入定子芯50的有效磁通。
接着，对第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203的尺寸进行说明。在将第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203相对于轴向倾斜地配置的情况下，需要使在周向上相邻的第1永磁铁201彼此、第2永磁铁202彼此以及第3永磁铁203彼此不干涉。在此，对第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203均具有长方形状的情况进行说明。
图15是表示转子1A中配置有1个永磁铁2A的区域的剖视图。将永磁铁2A(第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203)的轴向长度设为Zr，将宽度设为W(图10(A))，将厚度设为t。另外，将第3永磁铁203的长度相对于永磁铁2A的长度Zr的比例设为x。
首先，假定将第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203全部在轴向平行地配置，则将它们合在一起的平板状的永磁铁的体积用以下的式(11)表示。
[数式11]
V1＝W×Zr×t…(11)
接着，将第1永磁铁201以及第2永磁铁202配置成相对于轴向呈倾斜角度θ，仅第3永磁铁203与轴向平行地配置，使上述的宽度W缩短ΔW。在这种情况下，第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203的合计体积用以下的式(12)表示。
[数式12]
Figure GDA0001903281800000151
另外，在转子芯10中，若将分别配置有第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203各一个的区域的以轴线CL为中心的角度范围设为2δ(图10(A))，则能够用以下的式(13)表示缩短宽度ΔW。
[数式13]
ΔW＝Δy×tanδ…(13)
在此，如图15所示，Δy是第1永磁铁201以及第2永磁铁202的倾斜量，由以下的式(14)表示。
[数式14]
Figure GDA0001903281800000152
将式(14)代入式(13)，将得到的ΔW代入式(12)，若设为δ＝30度，则得到以下的式(15)。
[数式15]
Figure GDA0001903281800000161
在此，根据第1永磁铁201及第2永磁铁202相对于轴向的倾斜角度θ，以使式(11)的体积V1与式(15)的体积V3相同的方式决定永磁铁2A(第1永磁铁201、第2永磁铁202及第3永磁铁203)的轴向的长度Zr及宽度W，另外，决定第3永磁铁203的长度相对于长度Zr的比例x。
如果是与将第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203全部与轴向平行地配置的情况相同的体积(V1＝V3)，则厚度t相同，因此与定子芯50相向的表面的面积也相同，因而能够得到充分的有效磁通。由此，能够高效地配置第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203。
第1永磁铁201、第2永磁铁202以及第3永磁铁203与实施方式1同样，由以钕、铁以及硼为主成分的稀土类磁铁、或者以氧化铁为主成分的铁氧体烧结磁铁构成。
实施方式2的转子芯10通过层叠电磁钢板并一体化(例如通过铆接进行紧固)而构成。具体而言，首先，通过将形成有第3磁铁插入孔113的电磁钢板层叠并一体化而形成转子芯10的轴向中央部后，将第3永磁铁203插入第3磁铁插入孔113。
接着，在相对于该转子芯10的中央部的轴向两侧分别层叠形成有第1磁铁插入孔111的电磁钢板和形成有第2磁铁插入孔112的电磁钢板而一体化。之后，在第1磁铁插入孔111以及第2磁铁插入孔112中分别插入第1永磁铁201以及第2永磁铁202。
图16是表示实施方式2的转子1A的一结构例的示意图。图17是表示图16的转子1A与定子5的关系的示意图。在图16所示的结构例中，以第3永磁铁203与定子芯50的内周面50c的两端部50d、50e相向的方式配置有第1永磁铁201以及第2永磁铁202。
在图16的结构中，第3永磁铁203占据永磁铁2A的大部分。更具体而言，第3永磁铁203的轴向长度比第1永磁铁201的轴向长度与第2永磁铁202的轴向长度的合计长。因此，能够进一步缩短从永磁铁2A到定子芯50的距离，由此，能够进一步增加进入定子芯50的有效磁通。
如上所述，在本发明的实施方式2中，通过在第1永磁铁201与第2永磁铁202之间设置与轴向平行的第3永磁铁203，能够抑制来自第1永磁铁201以及第2永磁铁202的各端部的漏磁通，并且能够缩短从永磁铁2A到定子芯50的距离，使有效磁通增加。因此，能够进一步提高电动机100的能量效率。
另外，通过使第3永磁铁203的轴向长度比第1永磁铁201以及第2永磁铁202的轴向长度的合计长，能够进一步缩短从永磁铁2A到定子芯50的距离，进一步增加有效磁通。
上述的实施方式1、2能够进行各种变形。例如，在实施方式1中，对均为平板状的第1永磁铁21和第2永磁铁22进行了说明，但也可以如图18所示的永磁铁2B那样使用弯曲形状的第1永磁铁211和第2永磁铁212。
图18所示的第1永磁铁211以及第2永磁铁212以沿着轴向越接近第1端部10a以及第2端部10b而距轴线CL的距离越增加(到转子芯10的外周面的距离越减少)的方式弯曲。在本说明书中，这样的弯曲也包含在“倾斜”中。另外，也可以在第1永磁铁211与第2永磁铁212之间设置与轴向平行的第3永磁铁。
另外，在实施方式1、2中，转子1(1A)的极数为6极，但极数不限于6极，只要是2极以上即可。
<空气调节装置>
接着，对使用了上述各实施方式的电动机的空气调节装置进行说明。图19是表示使用了各实施方式的电动机的空气调节装置400的结构的图。空气调节装置400具备室外机401、室内机402以及连接它们的制冷剂配管403。
室外机401具备作为送风机的室外送风机405。室内机402具备室内送风机407。图19还示出了在室外机401中对制冷剂进行压缩的压缩机408。
室外机401的室外送风机405具备应用各实施方式中说明的电动机的电动机100。在电动机100的轴4(图1)上安装有叶片406。当电动机100的转子1(图1)旋转时，安装于轴4的叶片406旋转，向室外送风。
在空气调节装置400进行制冷运转的情况下，在压缩机408中被压缩的制冷剂在冷凝器(未图示)中冷凝时放出的热通过室外送风机405的送风而向室外放出。
上述各实施方式的电动机100通过减少漏磁通来提高能量效率。因此，通过将各实施方式的电动机100用于室外送风机405的动力源，能够提高室外送风机405的能量效率，其结果，能够降低空气调节装置400的消耗能量。
另外，在此，在室外机401的室外送风机405的电动机100中应用了在各实施方式中说明的电动机，但也可以在室内机402的室内送风机407中应用各实施方式的电动机100。
<涡旋压缩机>
接着，对使用上述各实施方式的电动机的涡旋压缩机进行说明。图20是表示使用了上述各实施方式的电动机的涡旋压缩机500的结构的剖视图。
涡旋压缩机500在密闭容器502内具备压缩机构510、驱动压缩机构510的电动机100、连结压缩机构510和电动机100的主轴501、支承主轴501的压缩机构510的相反侧的端部(副轴部)的副框架503、和存储于密闭容器502的底部的油积存部505的冷冻机油504。
压缩机构510具备以在各个板状涡卷齿之间形成压缩室的方式组合而成的固定涡旋件511及摆动涡旋件512、十字环513、柔性框架514和引导框架515。
贯穿密闭容器502的吸入管506被压入固定涡旋件511。另外，设有贯穿密闭容器502并将从固定涡旋件511的排出口排出的高压的制冷剂气体向外部(制冷循环)排出的排出管507。
在密闭容器502上通过焊接固定有用于将电动机100的定子5与驱动电路电连接的玻璃端子508。电动机100适用各实施方式的电动机。
上述各实施方式的电动机100通过减少漏磁通来提高能量效率。因此，通过使用电动机100作为涡旋压缩机500的动力源，能够降低涡旋压缩机500的消耗能量。
另外，在此，作为压缩机的一例对涡旋压缩机500进行了说明，但各实施方式的电动机也可以应用于涡旋压缩机500以外的压缩机。
以上，对本发明的优选实施方式进行了具体说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种改良或变形。
附图标记说明
1、1A、1B转子、10转子芯、10a第1端部、10b第2端部、11磁铁插入孔、101第1磁铁插入孔、102第2磁铁插入孔、14磁通屏障(空隙)、15中心孔、16气隙(间隔)、2永磁铁、21、201第1永磁铁、22、202第2永磁铁、23、204、205交界、203第3永磁铁、5定子、50定子芯、50c内周面、50d、50e端面、51磁轭、52齿、6绕组、7电磁钢板、8压粉磁芯、100电动机、400空气调节装置、401室外机、402室内机、403制冷剂配管、405送风机、406叶片、500涡旋压缩机(压缩机)、501主轴、502密闭容器、510压缩机构。

Claims (18)

1.一种转子，其中，
该转子具备：
转子芯，具有以轴线为中心的圆筒状的外周面，且具有作为所述轴线的方向的两端部的第1端部和第2端部；
第1永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第1端部的区域；
第2永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第2端部的区域，
所述第1永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第1端部而从所述轴线到该第1永磁铁的距离越增加的方式倾斜，
所述第2永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第2端部而从所述轴线到该第2永磁铁的距离越增加的方式倾斜。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，
所述第1永磁铁和所述第2永磁铁均由含有钕、铁、硼和镝的稀土类磁铁或含有氧化铁的铁氧体烧结磁铁构成。
3.根据权利要求1或2所述的转子，其中，
所述第1永磁铁的在所述转子芯的周向上的长度在所述转子芯的所述轴线的方向的中央部比在所述第1端部短，
所述第2永磁铁的在所述周向的长度在所述转子芯的所述轴线的方向的中央部比在所述第2端部短。
4.根据权利要求1或2所述的转子，其中，
所述转子芯由压粉磁芯构成。
5.根据权利要求1或2所述的转子，其中，
所述转子芯由层叠的钢板构成。
6.根据权利要求1或2所述的转子，其中，
所述转子芯具有配置所述第1永磁铁的第1磁铁插入孔和配置所述第2永磁铁的第2磁铁插入孔。
7.根据权利要求6所述的转子，其中，
所述第1磁铁插入孔在所述转子芯的周向上在所述第1永磁铁的两侧具有空隙，所述第2磁铁插入孔在所述周向上在所述第2永磁铁的两侧具有空隙。
8.根据权利要求1或2所述的转子，其中，
所述第1永磁铁与所述第2永磁铁的交界位于所述转子芯的所述轴线的方向的中央部。
9.根据权利要求1或2所述的转子，其中，
在所述转子芯的内部，在所述轴线的方向上的所述第1永磁铁与所述第2永磁铁之间具备第3永磁铁。
10.根据权利要求9所述的转子，其中，
所述第3永磁铁与所述轴线的方向平行地延伸。
11.根据权利要求9所述的转子，其中，
所述第3永磁铁的所述轴线的方向的长度比所述第1永磁铁以及所述第2永磁铁的所述轴线的方向的长度的合计长。
12.一种电动机，其中，
该电动机具备定子以及配置在所述定子的内侧的转子，
所述转子具备：
转子芯，具有以轴线为中心的圆筒状的外周面，且具有作为所述轴线的方向的两端部的第1端部和第2端部；
第1永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第1端部的区域；
第2永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第2端部的区域，
所述第1永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第1端部而从所述轴线到该第1永磁铁的距离越增加的方式倾斜，
所述第2永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第2端部而从所述轴线到该第2永磁铁的距离越增加的方式倾斜。
13.根据权利要求12所述的电动机，其中，
所述定子具有定子芯，
所述转子芯的所述轴线的方向的长度比所述定子芯的所述轴线的方向的长度长。
14.根据权利要求13所述的电动机，其中，
所述第1永磁铁从所述定子芯的所述轴线的方向的一端部在所述轴线的方向上突出，
所述第2永磁铁从所述定子芯的所述轴线的方向的另一端部在所述轴线的方向上突出。
15.根据权利要求13或14所述的电动机，其中，
设所述转子芯的所述长度为Zr，所述定子芯的所述长度为Zs，所述转子芯与所述定子芯之间的间隔为g，从所述转子芯的所述外周面到所述第1永磁铁和所述第2永磁铁的最小距离为h时，所述第1永磁铁和所述第2永磁铁相对于所述轴线的倾斜角度θ处于
[数式16]
Figure FDA0002464773750000031
的范围内。
16.一种送风机，其中，
该送风机具备叶片和使所述叶片旋转的电动机，
所述电动机具备定子和配置在所述定子的内侧的转子，
所述转子具备：
转子芯，具有以轴线为中心的圆筒状的外周面，且具有作为所述轴线的方向的两端部的第1端部和第2端部；
第1永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第1端部的区域；
第2永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第2端部的区域，
所述第1永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第1端部而从所述轴线到该第1永磁铁的距离越增加的方式倾斜，
所述第2永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第2端部而从所述轴线到该第2永磁铁的距离越增加的方式倾斜。
17.一种空气调节装置，其中，
该空气调节装置具备室外机、室内机、连结所述室外机与所述室内机的制冷剂配管，
所述室外机以及所述室内机中的至少一方具备送风机，
所述送风机具备叶片和使所述叶片旋转的电动机，
所述电动机具备定子和配置在所述定子的内侧的转子，
所述转子具备：
转子芯，具有以轴线为中心的圆筒状的外周面，且具有作为所述轴线的方向的两端部的第1端部和第2端部；
第1永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第1端部的区域；
第2永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第2端部的区域，
所述第1永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第1端部而从所述轴线到该第1永磁铁的距离越增加的方式倾斜，
所述第2永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第2端部而从所述轴线到该第2永磁铁的距离越增加的方式倾斜。
18.一种压缩机，其中，
该压缩机具备密闭容器、配置在所述密闭容器内的压缩机构、和驱动所述压缩机构的电动机，
所述电动机具备定子和配置在所述定子的内侧的转子，
所述转子具备：
转子芯，具有以轴线为中心的圆筒状的外周面，且具有作为所述轴线的方向的两端部的第1端部和第2端部；
第1永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第1端部的区域；
第2永磁铁，配置于所述转子芯的包括所述第2端部的区域，
所述第1永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第1端部而从所述轴线到该第1永磁铁的距离越增加的方式倾斜，
所述第2永磁铁以沿着所述轴线的方向越接近所述第2端部而从所述轴线到该第2永磁铁的距离越增加的方式倾斜。
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