CN109792174B - 电动机以及空气调节装置 - Google Patents

Abstract

电动机具备：定子，具有以轴线为中心的环状的磁轭和从磁轭向内周侧或外周侧延伸的第1齿及第2齿；以及转子，能够以该轴线为中心旋转，并且在与定子对置的表面具有永磁铁。第1齿及第2齿都具有与永磁铁对置的前端部。永磁铁具有在以该轴线为中心的周向上相邻的第1磁极及第2磁极、和在第1磁极与第2磁极的极间部形成的槽。第1齿的前端部与第2齿的前端部在该周向的间隔L1和槽在该周向的宽度L2满足1.00＜L2/L1≤3.75。

Description

电动机以及空气调节装置

技术领域

本发明涉及电动机以及使用电动机的空气调节装置。

背景技术

以往，在转子的表面安装有永磁铁的被称为SPM(Surface Permanent Magnet，表面永磁铁)马达的电动机得以普及。永磁铁具有在转子的周向上交替排列的磁极(N极以及S极)。在定子上缠绕有线圈，而由于在该线圈中流过的电流而产生的磁通也在永磁铁的表面流过。由于来自该定子的磁通，在永磁铁的相邻的磁极的极间部有时会发生退磁。

因此，以抑制退磁为目的，提出了在安装于转子的永磁铁的极间部形成槽的方案(参照例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-88855号公报(摘要)

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，仅通过简单地在永磁铁的极间部形成槽，难以得到足够的抑制退磁的效果。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于有效抑制电动机中的永磁铁的退磁。

解决技术问题的技术方案

本发明的电动机具备：定子，具有以轴线为中心的环状的磁轭和从磁轭向内周侧或外周侧延伸的第1齿及第2齿；以及转子，能够以该轴线为中心旋转，且在与定子对置的表面具有永磁铁。第1齿及第2齿都具有与永磁铁对置的前端部。永磁铁具有在以该轴线为中心的周向上相邻的第1磁极及第2磁极、和在第1磁极与第2磁极的极间部形成的槽。第1齿的前端部与第2齿的前端部在该周向的间隔L1和槽在该周向的宽度L2满足1.00＜L2/L1≤3.75。

发明效果

在本发明中，利用在永磁铁的极间部形成槽、并且第1齿的前端部与第2齿的前端部的间隔L1和槽的宽度L2满足1.00＜L2/L1≤3.75的结构，能够得到足够的抑制退磁的效果。

附图说明

图1是示出实施方式1的电动机的结构的剖面图。

图2是将实施方式1的电动机的一部分放大地示出的剖面图。

图3是示出实施方式1的电动机的结构的部分侧剖面图。

图4是示出实施方式1的电动机的转子的结构的剖面图。

图5是用于说明从定子流到转子的磁通的示意图。

图6是示出L2/L1与抗退磁性提高率的关系的曲线图。

图7是示出槽形状的第1例(A)和第2例(B)的示意图。

图8是用于说明槽侧部的倾斜角度的示意图。

图9是用于说明槽的面积比例的计算方法的示意图。

图10是示出使槽侧部的倾斜度变化时的、槽的面积比例与抗退磁性提高率的关系的曲线图。

图11是示出定子的形状的立体图(A)以及将齿的前端部放大地示出的图(B)。

图12是示出实施方式1的变形例的定子铁芯的结构的剖面图。

图13是示出实施方式2的永磁铁的结构的示意图。

图14是示出使槽形状变化时的、槽的面积比例与感应电压降低率的关系的曲线图。

图15是示出实施方式3的永磁铁的结构的示意图。

图16是示出实施方式4的电动机的结构的示意图。

图17是示出实施方式5的电动机的结构的示意图。

图18是示出应用各实施方式的电动机的空气调节装置的结构的示意图。

图19是示出图18的空气调节装置的室外机的结构的示意图。

附图标记说明

1：定子；10：定子铁芯；11、11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l：齿；12：磁轭；14：隙缝(slot)；15：隙缝开口；2、2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2j、2k、2l：线圈；3：绝缘体；4：转子；40：杆轴(shaft)；41：树脂部；5：永磁铁；51：磁极；52：磁极；53：极间部；55：槽；55a：端面；7：线圈；8：定子；9：转子；80：定子铁芯；81：齿；81a：前端部；82：磁轭；85：端部；90：永磁铁；91、92：磁极；93：极间部；95：槽；100、101、102：电动机；111：前端部；112：端部；113：前端面；300：空气调节装置；301：室外机；302：室内机；303：制冷剂配管；304：叶轮；305：室外送风机；500、500A：永磁铁；501、502：磁极；503：极间部；505、506：槽。

具体实施方式

实施方式1.

＜电动机的结构>

图1是示出实施方式1的电动机100的剖面图。电动机100是具备环状的定子1和在定子1的内周侧以能够旋转的方式设置的转子4的内转子型电动机。在定子1与转子4之间设置有例如0.5mm的空隙17。转子4将永磁铁5保持于表面(外周面)。像这样在转子的表面保持永磁铁的电动机被称为SPM马达。

以下，将转子4的旋转中心设为轴线C1，将该轴线C1的方向称为“轴向”。另外，将沿着以轴线C1为中心的圆周的方向称为“周向”，将以轴线C1为中心的半径方向称为“径向”。

定子1具有定子铁芯10和缠绕于定子铁芯10的线圈2。定子铁芯10是将例如厚度为0.2mm～0.5mm的具有磁性的薄板在轴向上层叠多张并通过压接(crimping)等固定而成的。作为具有磁性的薄板，在此使用以铁(Fe)为主要成分的电磁钢板。

定子铁芯10具有以轴线C1为中心的环状的磁轭12和从磁轭12向径向内侧延伸的多个齿11。齿11在以轴线C1为中心的周向上等间隔地形成。在相邻的齿11之间，形成有作为容纳线圈2的空间的隙缝14。虽然齿11的数量(即隙缝14的数量)在此为9个，但是为两个以上即可。

线圈2由以铜或铝为主要成分的材料构成。既可以在每个齿11缠绕线圈2(集中卷绕)，或者也可以跨过多个齿11来缠绕线圈2(分布卷绕)。

图2是将电动机100的一部分放大地示出的剖面图。齿11从环状的磁轭12向着轴线C1在径向上延伸。在齿11的侧面115(即周向端面以及轴向端面)缠绕线圈2。另外，在齿11的径向内侧的前端，形成有周向的宽度比齿11的其它部分宽的前端部111。

在前端部111，形成有与转子4的永磁铁5(后述)对置的前端面113。另外，在前端部111，在与前端面113相反的一侧，形成有面向隙缝14的内侧的倾斜面114。另外，在前端部111的周向的两端，分别形成有端部112(也称为周向端部)。

在相邻的两个齿11的前端部111之间形成有空隙15。该空隙15也被称为隙缝开口。将相邻的两个齿11的前端部111的间隔(即对置的两个端部112的间隔)设为间隔L1。间隔L1也能够称为空隙15的宽度。

为了便于说明，在将周向上相邻的任意齿11称为第1齿11a以及第2齿11b时，间隔L1能够称为第1齿11a的前端部111与第2齿11b的前端部111的间隔。在此，将图2的中间的齿11设为第1齿11a，将其右侧的齿11设为第2齿11b，但不限定于此。即，第1齿11a以及第2齿11b只要是在周向上相邻的齿11的组合，则可以是任意的齿11的组合。

在定子铁芯10安装有绝缘体(绝缘部)3。绝缘体3夹设于定子铁芯10与线圈2之间，使定子铁芯10和线圈2绝缘。绝缘体3是通过将树脂与定子铁芯10一体成型或者将成型为独立零件的树脂成型体组装到定子铁芯10而形成的。

绝缘体3例如由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PBS)、液晶聚合物(LCP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等绝缘性树脂成型体构成。另外，绝缘体3也能够由厚度0.035～0.4mm的绝缘性树脂膜构成。

绝缘体3例如具有覆盖磁轭12的内周面的第1部分31、覆盖齿11的侧面115的第2部分32以及覆盖齿11的倾斜面114的第3部分33。这些第1部分31、第2部分32以及第3部分33形成为包围隙缝14。

图3是示出电动机100的结构的部分剖面图。图4是示出电动机100的转子4的结构的剖面图。如图3所示，转子4具备作为旋转轴的杆轴40、与杆轴40一体地形成的树脂部41以及安装于树脂部41的永磁铁5。杆轴40的中心轴线与图1所示的轴线C1一致。此外，在上述图1中，示出转子4的永磁铁5，省略了树脂部41。

树脂部41由例如PBT等热塑性树脂形成，与杆轴40一体成型。如图4所示，树脂部41具有供杆轴40沿轴向贯穿的内筒部41a、从内筒部41a向径向外侧放射状地延伸的多个肋条41b以及由肋条41b从径向内侧支撑的外筒部41c。树脂部41的外筒部41c是以轴线C1为中心的环状的部分，支撑永磁铁5。

永磁铁5具有在以轴线C1为中心的周向上磁极51(第1磁极)和磁极52(第2磁极)交替排列的结构。磁极51以使径向外侧为N极的方式被磁化。磁极52以使径向外侧为S极的方式被磁化。在实施方式1中，磁极51、52都沿径向取向(径向取向，radial anisotropy)。另外，磁极51和磁极52相互接合。在此，永磁铁5为10极，具有5个磁极51和5个磁极52，但极数不限定于10极。

如图2所示，在相邻的磁极51、52之间形成有作为磁极的边界的极间部53。另外，永磁铁5在永磁铁5的表面(外周面)且极间部53处具有槽55。如后所述，该槽55是为了抑制从齿11流到永磁铁5的磁通所致的极间部53处的退磁而形成的。槽55沿轴向延伸。将槽55在周向上的宽度设为宽度L2。

上述相邻的齿11的前端部111的间隔L1和永磁铁5的槽55的宽度L2满足1.00＜L2/L1≤3.75。换言之，槽55的宽度L2比相邻的齿11的前端部111的间隔L1宽、并且为该间隔L1的3.75倍以下。对于理由将在后说明。

槽55具有越到径向内侧(即距定子1的距离越长)宽度越窄的形状。上述槽55的宽度L2是在槽55最宽的位置、即永磁铁5的表面处的宽度(最大宽度)。

此外，转子4(包括永磁铁5)也可以形成为在轴向上比定子铁芯10长。这是由于，如果这样，则永磁铁5的轴向长度变长，能够得到大的磁力。在该情况下，在永磁铁5中的从定子铁芯10向轴向外侧突出的部分，可以不形成槽55。

永磁铁5由包含铁氧体的磁铁或包含钕(Nd)、钐(Sm)等稀土的磁铁构成。永磁铁5优选由粘结磁铁构成。粘结磁铁是通过使液化的磁铁流到模具并固化而形成的，所以加工自由度高，适合于形成槽55。此外，也能够用烧结磁铁来构成永磁铁5，而在该情况下，需要通过切削加工来形成槽55。

此外，可以在永磁铁5与树脂部41之间配置使树脂和铁粉混合而成的树脂芯或电磁钢板等软磁性材料作为背轭。背轭也可以用磁力小于永磁铁5(例如稀土磁铁)的铁磁性材料(例如铁氧体磁铁)来构成。或者也可以不设置树脂部41而在永磁铁5与杆轴40之间配置背轭。

如图3所示，在定子1的轴向的一端(图中右端)安装有布线基板60。对布线基板60连接有包括电源引线、传感器引线等的引线组63。引线组63经由引线引出部62被引出到定子1的外部。电流从引线组63经由布线基板60被供给到线圈2。

另外，在转子4的轴向的一端(图中右端)安装有传感器磁体56。对传感器磁体56对置地配置有安装于布线基板60的磁传感器61。磁传感器61是例如霍尔效应元件。

在转子4旋转时，从传感器磁体56流入磁传感器61的磁场变化，磁传感器61响应于磁场的变化而输出信号。磁传感器61的输出通过引线组63的传感器引线被输入到设置于电动机100内或电动机100外的控制电路。控制电路根据来自磁传感器61的输出信号检测转子4的旋转位置。

定子1被模制树脂16覆盖。模制树脂16由例如聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚等热塑性树脂构成。在定子1的轴向上，安装有布线基板60的一侧的端部18被模制树脂16覆盖，在相反侧的端部形成有开口部(转子插入孔)19。

包括永磁铁5的转子4从开口部19插入到定子1的内侧，与定子1的齿11的内周端(图2所示的前端面113)对置。转子4的杆轴40被一对轴承44支撑。一方的轴承44在定子1的端部18被模制树脂16保持。另一方的轴承44被在定子1的开口部19配设的托架45保持。

此外，图3所示的电动机100的结构仅为一个例子。例如，也可以不使用模制树脂16而将定子1通过热套(shrink fitting)等固定到以铁为主要成分的壳体的内侧。另外，也能够是不设置传感器磁体56以及磁传感器61的结构。

在像这样构成的电动机100中，当电流流过定子1的线圈2时，转子4的永磁铁5的磁极51、52和由流过定子1的线圈2的电流产生的磁场反复吸引和推斥，由此转子4旋转。

＜用于抑制永磁铁的退磁的结构>

图5是用于说明由线圈2的电流产生的磁通的流动的示意图。此外，在图5中，在永磁铁5未形成有槽55。由卷绕于齿11的线圈2的电流产生的磁通经由与齿11的前端部111对置的永磁铁5的表面部分流到邻接的齿11。

在转子4中，越接近齿11的部分流过越多的磁通。另外，相邻的齿11的前端部111的间隔越窄，流过永磁铁5的表面部分的磁通越增加(即遍布强磁场)。

当与磁化方向相反的方向的磁场(称为相反磁场)到达永磁铁5时，永磁铁5的内部取向破坏，而可能产生退磁。特别是，由于磁极51和磁极52的极间部53的磁导系数小，所以易于产生退磁。

因此，在该实施方式1中，如图2所示，通过在永磁铁5的表面且极间部53处(即在永磁铁5最易产生退磁的部分)形成槽55，从而实现抑制永磁铁5的退磁。

另外，槽55的宽度L2比相邻的齿11的前端部111的间隔L1宽。换言之，形成有槽55的范围是包括永磁铁5的极间部53、且特别是来自齿11的磁通大量交链的范围。由此，减少在永磁铁5中强的相反磁场到达的部分，提高抑制退磁的效果。

图6是示出L2/L1与抗退磁性提高率的关系的曲线图。纵轴示出抗退磁性提高率，横轴示出L2/L1。抗退磁性提高率是根据产生永磁铁5的退磁时的线圈2的电流值求出的，将不具有槽55的永磁铁5(L2/L1＝0)产生退磁时的线圈2的电流值设为100％。

此外，使用L2/L1之比的理由如下所述。在永磁铁5中，来自齿11的磁通流入的范围由相邻的齿11的前端部111的间隔L1决定。另一方面，以抑制来自齿11的磁通所致的退磁的方式决定槽55的宽度L2。因此，关于永磁铁5的槽55的宽度L2，用相对于齿11的前端部111的间隔L1之比(L2/L1)来评价是最合理的。在此，将相邻的齿11的前端部111的间隔L1设为恒定值，使槽55的宽度L2变化。

如图6所示，当使L2/L1增加时，在L2/L1超过1.00以前，抗退磁性提高率持平，而当L2/L1超过1.00时，抗退磁性提高率开始增加。然后，当L2/L1超过3.75时，抗退磁性提高率的增加变缓(即梯度变得平稳)。

即，可知如图6中箭头R所示，如果L2/L1大于1.00且小于等于3.75，则能够最有效地抑制退磁。换言之，可知以1.00＜L2/L1≤3.75表示的范围是能够最有效地抑制退磁的范围。

接下来，对槽55的形状进行说明。图7(A)以及(B)是用于说明槽55的形状的例子的示意图。在图7(A)所示的例子中，槽55的宽度在转子4的径向上恒定，即在径向外侧和径向内侧相同。与之相对，在图7(B)所示的例子中，越到转子4的径向内侧，槽55的宽度越窄。即，图7(B)所示的槽55具有在周向上延伸的槽底55b和槽底55b的周向两侧的槽侧部55a(槽壁)，槽侧部55a为倾斜面。

如图7(A)所示，当槽55的宽度在转子4的径向外侧和径向内侧相同的情况下，虽然有抑制退磁的效果，但由于在与轴线C1正交的剖面上的永磁铁5的面积(截面积)中槽55所占的比例(以下称为槽55的面积比例)变大，所以永磁铁5产生的磁通变少。换言之，永磁铁5的磁力降低。因此，转矩可能降低，马达效率可能降低。

与之相对，如图7(B)所示，如果使槽55的宽度在转子4的径向外侧变宽且在径向内侧变窄，则越到转子4的径向外侧，从齿11流到永磁铁5的磁通越多，所以能够高效地抑制退磁。另外，通过使槽55的宽度在转子4的径向内侧变窄，能够减少槽55的面积比例。其结果是，能够抑制永磁铁5产生的磁通的减少。由于转矩与转子4的磁通和流过线圈2的电流之积成比例，所以当永磁铁5产生的磁通的减少被抑制时，为了输出任意转矩而需要的电流变小。因此，从齿11流到永磁铁5的磁通减少，变得更不易产生退磁。

图8是用于说明槽55的槽侧部55a的角度的定义的示意图。如图8所示，在与轴线C1正交的面内，定义通过轴线C1和槽55的槽底55b的周向的中心点55c的直线A1。将槽侧部55a相对于该直线A1所成的角度设为角度θ。

图9是用于说明槽55的面积比例(在与轴线C1正交的剖面上的永磁铁5的面积中槽55所占的比例)的计算方法的示意图。如图9所示，将与轴线C1正交的剖面上的永磁铁5的面积设为面积S1。另外，将从轴线C1至与永磁铁5的外周相接的圆B1的距离设为R1，将从轴线C1至与永磁铁5的内周相接的圆B2的距离设为R2。从半径R1的圆B1的面积减去半径R2的圆B2的面积而得到的面积S0相当于由两个圆B1、B2包围的圆环状的部分的面积。

槽55的面积(更具体而言为在与轴线C1正交的剖面上的面积)是从面积S0减去面积S1而得到的值(S0-S1)。因此，槽55的面积相对于永磁铁5的面积的比例(％)、即槽55的面积比例用(S0-S1)/S1×100来表示。

图10是示出使槽侧部55a的角度θ变为20°、30°、40°以及50°时的、槽55的面积比例与抗退磁性提高率的关系的曲线图。纵轴示出抗退磁性提高率。抗退磁性提高率是根据产生退磁时的线圈2的电流值求出的，将在θ为0的情况下(图7(A))产生退磁时的线圈2的电流值设为100％。横轴示出槽55的面积比例。

如图10所示，槽55的面积比例越大、且角度θ越大，抗退磁性越趋于提高。并且可知，当槽55的面积比例((S0-S1)/S1×100)大于4.20％、此外并且槽侧部55a的角度θ为30°以上时，抗退磁性提高率为100％以上，具有提高抗退磁性的效果。

根据该结果可知，如果永磁铁5的面积S1、和由与永磁铁5的外周相接的圆B1和与内周相接的圆B2包围的环状部分的面积S0满足(S0-S1)/S1×100>4.20％，并且角度θ为30°以上，则能够提高抑制永磁铁5的退磁的效果。

接下来，对齿11的前端部111的形状进行说明。图11(A)是示出定子1的外形的立体图。图11(B)是示出齿11的前端部111的形状的立体图。齿11的前端部111具有越接近周向的端部112而径向长度(宽度)越小的形状。

齿11的前端部111的端部112具有与上述空隙15对置的长方形的端面。当用W1表示端部112的径向长度(宽度)，用T1表示齿11的轴向的长度时，端部112的面积用W1×T1来表示。

用Φ来表示由于流过卷绕于齿11的线圈2的电流而产生的磁通。定子铁芯10(齿11以及磁轭12)由以铁为主要成分的电磁钢板构成。电磁钢板在磁通密度超过1.6T时磁饱和，磁导率降低，因此磁阻增加。由于线圈2的电流而产生的磁通如上所述地通过齿11的端部112，经由空隙15流到邻接的齿11。

齿11的端部112处的磁通密度用Φ/(W1×T1)来表示。因此，当构成为Φ/(W1×T1)>1.6(T)时，能够提高磁通通过齿11的端部112时的磁阻。其结果是，能够使从齿11流到永磁铁5的磁通减少，能够进一步提高抑制永磁铁5的退磁的效果。

＜实施方式的效果>

如以上说明的，在本发明的实施方式1中，在永磁铁5的表面且极间部53处形成槽55，槽55的宽度L2和相邻的齿11的前端部111的间隔L1满足1.00＜L2/L1≤3.75。因此，能够有效地抑制从齿11流到永磁铁5的磁通所致的永磁铁5的退磁。

另外，由于永磁铁5的槽55具有越到径向内侧宽度越窄的形状，所以能够得到抑制退磁的效果，并且抑制在与轴线C1正交的剖面上的永磁铁5的面积的减少。即，能够抑制永磁铁5产生的磁通的减少，抑制马达效率的降低。

另外，利用永磁铁5的面积S1、和由与永磁铁5的外周相接的圆B1和与内周相接的圆B2包围的环状部分的面积S0满足(S0-S1)/S1×100>4.20％，并且将槽侧部55a的角度θ设为30°以上的结构，能够提高抑制永磁铁5的退磁的效果。

另外，利用齿11的周向的端部112的径向长度W1、齿11的轴向的长度T1以及齿11中产生的磁通Φ满足Φ/(W1×T1)>1.6(T)的结构，能够提高磁通通过齿11的端部112时的磁阻。其结果是，能够使从齿11流到永磁铁5的磁通减少，进一步提高抑制永磁铁5的退磁的效果。

变形例.

接下来，对实施方式1的变形例进行说明。图12是示出实施方式1的变形例的电动机的定子铁芯10的形状的图。在实施方式1的定子铁芯10中，相邻的齿11的前端部111的间隔均为恒定。与之相对，在变形例的电动机中，相邻的齿11的前端部111的间隔不恒定，而是有规律地变化。这样的电动机也被称为不等节距电动机。

在图12中，将9个齿11依次设为齿11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i。将齿11a、11b的前端部111的间隔设为La，将齿11b、11c的前端部111的间隔设为Lb，将齿11c、11d的前端部111的间隔设为Lc。间隔La、Lb、Lc互不相同。在此，设间隔La为最宽。

另外，将齿11d、11e的前端部111的间隔设为与齿11a、11b的前端部111的间隔相同的La，将齿11e、11f的前端部111的间隔设为与齿11b、11c的前端部111的间隔相同的Lb，将齿11f、11g的前端部111的间隔设为与齿11c、11d的前端部111的间隔相同的Lc。同样地，将齿11g、11h的前端部111的间隔设为La，将齿11h、11i的前端部111的间隔设为Lb，将齿11h、11a的前端部111的间隔设为Lc。间隔La、Lb、Lc如上所述。

如在实施方式1中说明的，引起永磁铁5退磁的磁通是从齿11的前端部111的周向的端部112流到永磁铁5的磁通。因此，在齿11的前端部111的间隔宽的部分，磁通到达永磁铁5的更宽的范围。

因此，在该变形例中，构成为齿11a～11i的前端部111的间隔La、Lb、Lc中的最宽的间隔La满足在实施方式1中说明的L1的条件。即，使1.00＜L2/La≤3.75成立。通过这样构成，即使在齿11的前端部111的间隔不恒定的电动机中，也能够得到抑制永磁铁5的退磁的效果。此外，L2如在实施方式1中说明的，是永磁铁5的槽55(图2)的周向的宽度。

换言之，在该变形例中，齿11a(第1齿)的前端部111与齿11b(第2齿)的前端部111的间隔La比齿11b的前端部111与齿11c(第3齿)的前端部111的间隔Lb宽，并且比齿11c的前端部111与齿11d(第4齿)的前端部111的间隔Lc宽，该最宽的间隔La满足1.00＜L2/La≤3.75。

在此，对齿11a～11i具有3种间隔La、Lb、Lc的情况进行了说明，但在定子1的多个齿11的间隔中，与其它间隔不同的间隔有至少1个即可，其中最宽的间隔La满足1.00＜L2/La≤3.75即可。

如以上说明的，在该变形例中，在齿11的前端部111的间隔不恒定的情况下，由于最宽的间隔La和永磁铁5的槽55的宽度L2满足1.00＜L2/La≤3.75，即使在不等节距电动机中，也能够得到抑制永磁铁5的退磁的效果。

实施方式2.

接下来，对本发明的实施方式2进行说明。图13是示出实施方式2的电动机的永磁铁500的形状的图。实施方式1的永磁铁5(图1)沿径向取向(径向取向)。与之相对，实施方式2的永磁铁500以连接相邻磁极的方式被取向(极取向，polar anisotropy)。

永磁铁500在表面(外周面)具有磁极501(第1磁极)和磁极502(第2磁极)。磁极501、502在周向上交替排列。磁极501为N极，磁极502为S极。在永磁铁500内，磁路以从磁极502(S极)朝向磁极501(N极)的方式形成为圆弧状。在磁极501与磁极502之间形成极间部503。

当磁通从齿11相对于永磁铁500内的圆弧状的磁路逆向地流入时，易于产生永磁铁500的退磁。极间部503的表面部分由于磁路短，所以特别易于产生退磁。因此，在永磁铁500的表面上的极间部503处形成槽505，实现抑制退磁。

另外，当槽505的宽度在径向上恒定时(参照图7(A))，槽505横穿永磁铁500内的磁路，所以相反磁场变大，发生磁导系数的降低。当磁导系数降低时，永磁铁500产生的磁通减少，导致马达效率的降低。

因此，在该实施方式2中，构成为越到径向内侧槽505的宽度越窄(参照图7(B))。如果这样构成，则槽505的形状成为接近永磁铁500内的磁路的形状，所以能够减少槽505横穿磁路的部分。因此，能够抑制永磁铁500产生的磁通的降低，能够抑制马达效率的降低。

图14是对在极取向的永磁铁500中槽505的宽度在径向外侧和内侧相同时(参照图7(A))和越到径向内侧槽505的宽度越窄时(参照图7(B))分别示出槽505的面积比例与感应电压降低率的关系的曲线图。此外，对于槽505的宽度在径向内侧变窄的情况，设槽505的端部的角度θ大于0(在此为50°)。

图14的纵轴示出感应电压降低率。感应电压对应于永磁铁500的磁力，因此也对应于产生的转矩。感应电压的降低导致转矩的降低、即马达效率的降低。感应电压降低率表示以在永磁铁500未形成槽505时的感应电压为基准(100％)，感应电压降低了何种程度。图14的横轴示出槽505的面积比例。槽505的面积比例的计算方法如参照图9说明的那样。

在图14中，线段D1表示槽505的宽度在径向外侧和内侧相同时的感应电压降低率的变化，线段D2表示槽505的宽度在径向内侧变窄时的感应电压降低率的变化。当比较线段D1和线段D2时可知，即使槽505的面积比例相同，当槽505的宽度在径向内侧变窄时(线段D2)，感应电压的降低较少。

根据该结果可知，利用永磁铁500的槽505的宽度在径向内侧变窄的结构，不仅能够抑制退磁，而且还能够抑制永磁铁500产生的磁通的降低(即马达效率的降低)。由于永磁铁500产生的磁通的减少被抑制，如在实施方式1中说明的，为了输出任意转矩而需要的电流变小。因此，从齿11流到永磁铁500的磁通减少，变得更不易产生退磁。实施方式2的电动机除了永磁铁500的结构以外，与实施方式1的电动机同样地构成。

如以上说明的，在该实施方式2中，永磁铁500以连接相邻的磁极501、502的方式被极取向，并且在永磁铁500的表面上的极间部503处形成槽505。因此，在极取向的永磁铁500中也能够抑制退磁。另外，由于永磁铁500的槽505具有越到径向内侧宽度变得越窄的形状，所以减少永磁铁500横穿磁路的部分，由此能够抑制马达效率的降低。

实施方式3.

接下来，对本发明的实施方式3进行说明。图15是示出实施方式3的电动机的永磁铁500A的形状的图。实施方式3的永磁铁500A的槽506的形状与上述实施方式2的永磁铁500不同。

实施方式3的永磁铁500A与实施方式2的永磁铁500同样地被极取向。另外，在永磁铁500A的表面(外周面)，磁极501、502在周向上交替排列。在磁极501与磁极502之间形成有极间部503。

在永磁铁500A的表面上的极间部503处形成有槽506。槽506具有越到径向内侧(轴线C1侧)宽度越窄的形状。进而，在该实施方式3中，槽506具有沿着永磁铁500A的取向方向的弯曲形状、换言之沿着磁极501、502之间的磁路的弯曲形状。弯曲形状例如是圆弧形状。

如在实施方式2中说明的，当永磁铁500A内的磁路被槽阻断时，磁导系数降低，导致马达效率的降低。在该实施方式3中，由于槽506具有沿着永磁铁500A的取向方向的弯曲形状，所以不会阻断磁路。因此，能够抑制永磁铁500A产生的磁通的降低，抑制马达效率的降低。由于永磁铁500A产生的磁通的减少被抑制，如在实施方式1中说明的，为了输出任意转矩而需要的电流变小。因此，从齿11流到永磁铁500A的磁通减少，变得更不易产生退磁。实施方式3的电动机除了永磁铁500A的结构以外，与实施方式1的电动机同样地构成。

如以上说明的，在该实施方式3中，永磁铁500A被极取向，此外并且在永磁铁500A的表面上的极间部503处形成的槽506具有沿着永磁铁500A的取向方向的弯曲形状。因此，能够防止槽506横穿永磁铁500A的磁路，能够抑制马达效率的降低。

此外，也可以将在实施方式1的变形例中说明的齿11的前端部111的间隔不恒定的电动机的结构应用于这些实施方式2、3。

实施方式4.

接下来，对本发明的实施方式4进行说明。图16是示出实施方式4的电动机的结构的图。实施方式4的电动机101的齿11的数量以及线圈2的绕组样式与实施方式1的电动机100不同。

在此，定子1具有12个齿11。将12个齿11依次设为齿11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l。另外，将以集中卷绕方式分别卷绕于齿11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j、11k、11l的线圈2设为线圈2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、2h、2i、2j、2k、2l。

在线圈2a、2f流过U相电流。在线圈2b、2i流过W相电流。在线圈2e、2j流过V相电流。另外，在线圈2g、2l流过相对于U相为相反相位的(即相位反转180度的)反U相电流(U-barphase current)。在线圈2c、2h流过与W相相反相位的反W相电流(W-bar phase current)。在线圈2d、2k流过与V相相反相位的反V相电流。

在该绕组样式下，在卷绕于齿11a的线圈2a流过U相电流，在卷绕于邻接的齿11l的线圈2l流过反U相电流。另外，在卷绕于齿11b的线圈2b流过W相电流，在卷绕于邻接的齿11c的线圈2c流过反W相电流。另外，在卷绕于齿11d的线圈2d流过反V相电流，在卷绕于齿11e的线圈2e流过V相电流。

同样地，在卷绕于齿11f的线圈2f流过U相电流，在卷绕于邻接的齿11g的线圈2g流过反U相电流。另外，在卷绕于齿11h的线圈2h流过反W相电流，在卷绕于邻接的齿11i的线圈2i流过W相电流。另外，在卷绕于齿11j的线圈2j流过V相电流，在卷绕于邻接的齿11k的线圈2k流过反V相电流。像这样，在该实施方式2中，在卷绕于相邻的齿11的线圈2流过互为相反相位的电流。

当假设在卷绕于齿11a的线圈2a流过U相电流，在卷绕于与齿11a邻接的齿11l、11b的线圈2l、2b分别流过V相以及W相电流时，由于在线圈2l、2b流过的电流相对于在线圈2a流过的电流的相位差都是120度，所以磁通均等地从齿11a流到齿11l、11b。

与之相对，在该实施方式4中，由于在卷绕于齿11a(第1齿)的线圈2a(第1线圈)和卷绕于邻接的齿11l(第2齿)的线圈2l(第2线圈)流过互为相反相位的电流，所以在齿11a产生的磁通的大部分流到齿11l。因此，在齿11a的前端部111与齿11l的前端部111之间流过的磁通的量也增加，其结果是，流过永磁铁5的磁通也增加。换言之，更强的磁场从齿11a、11l作用于永磁铁5。

然而，如在实施方式1中说明的，由于在永磁铁5的极间部53形成有槽55，所以能够抑制来自齿11a、11l的前端部111的磁通所致的退磁。对来自其它齿11b～11k的磁通也是同样的。像这样，通过在永磁铁5的极间部53形成槽55而达到的对退磁的抑制在具有如图16所示的绕组样式的电动机中特别有用。

此外，在图16所示的例子中，在卷绕于不论哪个齿11的线圈2都流过与卷绕于邻接的齿11的线圈2相反相位的电流，但不限定于这样的结构。在卷绕于多个齿11中的至少两个邻接的齿11的线圈2流过相反相位的电流即可。实施方式4的电动机除了以上的结构以外，与实施方式1的电动机同样地构成。

如以上说明的，在本发明的实施方式4中，在互为相反相位的电流流过卷绕于邻接的齿11的线圈2的电动机中，在永磁铁5的表面上的极间部53处形成有槽55。因此，即使在从齿11的前端部111流到永磁铁5的磁通的量多的情况下，也能够抑制永磁铁5的退磁。

此外，也可以将在实施方式1的变形例中说明的齿11的前端部111的间隔不恒定的电动机的结构应用于该实施方式4，并且还可以应用在实施方式2、3中说明的永磁铁的极取向以及槽形状。

实施方式5.

接下来，对本发明的实施方式5进行说明。图17是示出实施方式5的电动机的结构的图。在具有转子9配置于定子8的外侧的外转子型的结构这点上，实施方式5的电动机102与实施方式1的电动机100不同。

定子8具有例如由电磁钢板的层叠体构成的定子铁芯80和缠绕于定子铁芯80的线圈7。定子铁芯80具有以轴线C1为中心的环状的磁轭82和从磁轭82向径向外侧延伸的多个齿81。齿81在以轴线C1为中心的周向上等间隔地形成。

在齿81的径向外侧的前端形成有宽度(周向尺寸)比齿81的其它部分宽的前端部81a。前端部81a在周向的两端部分别具有端部85。将相邻的齿81的前端部81a的间隔(即对置的端部85的间隔)设为间隔L1。

转子9具有在定子8的周围配置为环状的永磁铁90。永磁铁90具有在以轴线C1为中心的周向上交替地排列的磁极91、92。在此，永磁铁90为8极，具有4个磁极91和4个磁极92，但极数不限定于8极。永磁铁90的材质如在实施方式1中说明的那样。另外，转子9经由未图示的毂(hub)安装于杆轴，轴线C1是该杆轴的旋转中心。

在永磁铁90的磁极91、92之间形成有极间部93。在永磁铁90的内周面(表面)且极间部93处形成有槽95。槽95沿轴向延伸。将槽95在周向上的宽度设为宽度L2。

由在卷绕于齿81的线圈7流过的电流而产生的磁通经由与齿81的前端部81a对置的转子9的表面部分流到邻接的齿81。相邻的齿81的前端部81a的间隔越窄，在永磁铁90流过的磁通越增加。在磁极91、92的极间部93特别易于产生退磁。

在该实施方式5中，在永磁铁90的表面(内周面)且极间部93处(即在永磁铁90最易退磁的部分)形成槽95，由此抑制永磁铁90的退磁。

另外，齿81的前端部81a的间隔L1和永磁铁90的槽95的宽度L2满足1.00＜L2/L1≤3.75。换言之，槽95的宽度L2比相邻的齿81的前端部81a的间隔L1宽，并且为该间隔L1的3.75倍以下。由此，如在实施方式1中说明的那样，能够提高抑制永磁铁90的退磁的效果。

另外，槽95具有越到径向外侧(即距定子8的距离越长)宽度越窄的形状。由此，能够抑制永磁铁90的退磁，并且抑制槽95的面积比例的减少，抑制马达效率的降低。

在该实施方式5中，优选为永磁铁90的面积S1、和由与永磁铁90的外周相接的圆和与内周相接的圆包围的环状部分的面积S0满足(S0-S1)/S1×100>4.20％，槽95的周向端部的槽侧部95a的角度θ为30°以上。由此，如在实施方式1中说明的那样，能够提高抑制永磁铁90的退磁的效果。

另外，优选为齿81的周向的端部85的径向长度W1、齿81的轴向长度T以及在齿81产生的磁通Φ满足Φ/(W1×T1)>1.6(T)。由此，如在实施方式1中说明的那样，能够使从齿81流到永磁铁90的磁通减少，提高抑制退磁的效果。

如以上说明的那样，在本发明的实施方式5中，在永磁铁90的表面(内周面)上的极间部93处形成槽95，槽95的宽度L2和相邻的齿81的前端部81a的间隔L1满足1.00＜L2/L1≤3.75。因此，能够有效地抑制永磁铁90的退磁。

此外，可以将在实施方式1的变形例中说明的齿11的前端部111的间隔不恒定的电动机的结构应用于该实施方式5，并且还可以应用在实施方式2、3中说明的永磁铁的极取向以及槽形状。另外，也可以应用在实施方式4中说明的绕组样式。

＜空气调节装置>

接下来，对应用上述各实施方式的电动机的空气调节装置进行说明。图18是示出使用实施方式1的电动机100的空气调节装置300的结构的图。此外，可以使用变形例或实施方式2～5中的任意电动机来代替实施方式1的电动机100。空气调节装置300具备室外机301、室内机302以及连接它们的制冷剂配管303。室外机301具备作为送风机的室外送风机305。

图19(A)是示出室外机301的结构的主视图。图19(B)是图19(A)所示的线段19B-19B处的剖面图。室外机301具有外壳306和固定于外壳306内的框架307。作为室外送风机305的驱动源的电动机100固定于框架307。叶轮304经由毂308安装于电动机100的杆轴40。

由电动机100、毂308以及叶轮304构成室外送风机305。图19(A)中还示出对制冷剂进行压缩的压缩机309。当电动机100的转子4(图1)旋转时，安装于杆轴40的叶轮304旋转，向室外送风。在空气调节装置300的制冷运行时，通过室外送风机305的送风将由压缩机309压缩后的制冷剂在冷凝器(未图示)中凝结时释放的热排放到室外。

上述实施方式1的电动机100抑制永磁铁5的退磁并且提高马达效率。因此，通过使用电动机100作为室外送风机305的动力源，能够长时间地提高空气调节装置300的运行效率，降低能耗。在使用其它实施方式的电动机作为室外送风机305的动力源的情况下也是同样的。

此外，虽然在此对室外机301的室外送风机305使用了在各实施方式中说明的电动机，但也可以对室内机302的送风机使用各实施方式的电动机。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了具体说明，但本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改良或变形。

Claims (14)

1.一种电动机，具备：

定子，具有以轴线为中心的环状的磁轭和从所述磁轭向内周侧或外周侧延伸的第1齿及第2齿；以及

转子，能够以所述轴线为中心旋转，并且在与所述定子对置的表面具有永磁铁，

所述第1齿以及所述第2齿都具有与所述永磁铁对置的前端部，

所述永磁铁具有在以所述轴线为中心的周向上相邻的第1磁极及第2磁极、和在所述第1磁极与所述第2磁极的极间部形成的槽，

所述槽在所述周向的端部具有槽侧部，

所述第1齿的所述前端部与所述第2齿的所述前端部在所述周向的间隔L1和所述槽在所述周向的宽度L2满足1.00＜L2/L1≤3.75，

在与所述轴线正交的面上，所述槽侧部相对于通过所述轴线和所述槽在所述周向的中心点的直线所成的角度为30°以上，

与所述轴线正交的面上的所述永磁铁的面积S1和由与所述永磁铁的外周相接的圆以及与内周相接的圆包围的环状部分的面积S0满足((S0-S1)/S1)×100>4.20％。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述槽具有如下形状：所述槽距所述定子的距离越长，所述槽的所述周向上的宽度越减少。

3.根据权利要求2所述的电动机，其中，

所述永磁铁以在所述第1磁极和所述第2磁极之间形成圆弧状的磁路的方式被极取向。

4.根据权利要求3所述的电动机，其中，

所述槽在与所述轴线正交的面内具有沿着所述永磁铁的取向方向的弯曲形状。

5.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，

所述永磁铁在以所述轴线为中心的径向上取向。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动机，其中，

所述定子在相对于所述第1齿而与所述第2齿相反的一侧具有第3齿，

所述第1齿的所述前端部与所述第2齿的所述前端部的所述间隔L1比所述第2齿的所述前端部与所述第3齿的前端部的间隔宽。

7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动机，其中，

所述槽具有在所述周向上延伸的槽底和在所述周向上形成于所述槽底的两侧的两个槽侧部。

8.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动机，其中，

当将所述第1齿的所述前端部在所述周向的端部的径向长度设为W1、将所述第1齿在所述轴线的方向的长度设为T1、将由在卷绕于所述第1齿的线圈流过的电流在所述第1齿产生的磁通设为Φ时，

Φ/(W1×T1)大于1.6特斯拉。

9.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动机，其中，

所述永磁铁由粘结磁铁构成。

10.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动机，其中，

在所述第1齿卷绕第1线圈，在所述第2齿卷绕第2线圈，

在所述第1线圈和所述第2线圈流过互为相反相位的电流。

11.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动机，其中，

所述定子配置于所述转子的外周侧，

所述第1齿以及所述第2齿从所述磁轭向内周侧延伸，

在所述永磁铁的外周面形成有所述槽。

12.根据权利要求11所述的电动机，其中，

还具备覆盖所述定子的外侧的模制树脂部，

所述转子具有杆轴和固定于所述杆轴而保持所述永磁铁的树脂部。

13.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电动机，其中，

所述定子配置于所述转子的内周侧，

所述第1齿以及所述第2齿从所述磁轭向外周侧延伸，

在所述永磁铁的内周面形成有所述槽。

14.一种空气调节装置，具备室外机、室内机以及连结所述室外机和所述室内机的制冷剂配管，

所述室外机以及所述室内机的至少一方具有送风机，

所述送风机具有叶片和使所述叶片旋转的电动机，

所述电动机具备：

定子，具有以轴线为中心的环状的磁轭和从所述磁轭向内周侧或外周侧延伸的第1齿及第2齿；以及

转子，能够以所述轴线为中心旋转，并且在与所述定子对置的表面具有永磁铁，

所述第1齿以及所述第2齿都具有与所述永磁铁对置的前端部，

所述永磁铁具有在以所述轴线为中心的周向上相邻的第1磁极及第2磁极、和在所述第1磁极与所述第2磁极的极间部形成的槽，

所述槽在所述周向的端部具有槽侧部，

所述第1齿的所述前端部与所述第2齿的所述前端部在所述周向的间隔L1和所述槽在所述周向的宽度L2满足1.00＜L2/L1≤3.75，

在与所述轴线正交的面上，所述槽侧部相对于通过所述轴线和所述槽在所述周向的中心点的直线所成的角度为30°以上，

与所述轴线正交的面上的所述永磁铁的面积S1和由与所述永磁铁的外周相接的圆以及与内周相接的圆包围的环状部分的面积S0满足((S0-S1)/S1)×100>4.20％。

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