CN111819764A - 电动机、压缩机、送风机以及制冷空调装置 - Google Patents

电动机、压缩机、送风机以及制冷空调装置 Download PDF

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Abstract

电动机(1)具有转子(2)和定子(3)，所述转子具有第1转子端部(21a)和第2转子端部(21b)，所述定子具有第1定子端部(31a)和第2定子端部(31b)。第1转子端部(21a)位于从第1定子端部(31a)向第1侧离开的位置。第2转子端部(21b)位于从第2定子端部(31b)向第1侧离开的位置。在将从永久磁铁(220)至第1端板(27a)的距离设为D1、将从永久磁铁(220)至第2端板(27b)的距离设为D2时，距离D1及距离D2的关系满足D1＞D2≥0。多个电磁钢板(201)各自的厚度为0.1mm以上且0.25mm以下。

Description

电动机、压缩机、送风机以及制冷空调装置
技术领域
本发明涉及具有永久磁铁的电动机。
背景技术
通常，作为用于制冷循环装置的高效率密闭型压缩机内的电动机，使用永久磁铁嵌入型电动机等永久磁铁同步电动机(也称为无刷DC马达)。在永久磁铁同步电动机的转子的转子铁芯的内部配置有永久磁铁。通常，随着永久磁铁同步电动机的驱动，在转子铁芯产生热。当转子铁芯产生的热传递至永久磁铁时，永久磁铁的温度上升，引起永久磁铁的减磁。结果，存在电动机的转矩及效率降低的问题。因此，提出了通过使制冷剂通过永久磁铁的周围来减少永久磁铁的温度上升的转子(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-86462号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在现有技术中，由于使用制冷剂对转子的永久磁铁进行冷却，因此在制冷剂通过的路径堵塞的情况下，无法充分地冷却永久磁铁。转子的永久磁铁的温度上升会引起永久磁铁的减磁。结果，存在电动机的效率降低的问题。
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，目的在于通过减少转子的永久磁铁的温度上升来改善电动机的效率。
用于解决课题的手段
本发明的电动机具备定子和转子，所述定子具有：位于轴向上的第1侧的第1定子端部；位于所述轴向上作为所述第1侧的相反侧的第2侧的第2定子端部；在径向上延伸的齿；以及卷绕于所述齿的绕组，所述转子具有：转子铁芯，其具有在所述轴向上层叠的多个电磁钢板、磁铁插入孔、位于所述第1侧的第1转子端部、以及位于所述第2侧的第2转子端部；插入到所述磁铁插入孔的永久磁铁；固定于所述转子铁芯并且仅在所述第2侧被支承的轴；第1端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第1侧；以及第2端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第2侧，所述第1转子端部在所述轴向上位于从所述第1定子端部向所述第1侧离开的位置，所述第2转子端部在所述轴向上位于从所述第2定子端部向所述第1侧离开的位置，在将从所述永久磁铁至所述第1端板的距离设为D1、将从所述永久磁铁至所述第2端板的距离设为D2时，所述距离D1及所述距离D2的关系满足D1＞D2≥0，所述多个电磁钢板各自的厚度为0.1mm以上且0.25mm以下。
发明效果
根据本发明，通过减少转子的永久磁铁的温度上升，能够改善电动机的效率。
附图说明
图1是概略地表示本发明的实施方式1的电动机的构造的俯视图。
图2是概略地表示电动机的构造的局部剖视图。
图3是概略地表示转子的构造的侧视图。
图4是概略地表示转子的构造的剖视图。
图5是表示xz平面中的转子与定子的位置关系的图。
图6是表示xy平面中的转子与定子铁芯的位置关系的图。
图7是概略地表示第1端板的构造的俯视图。
图8是概略地表示转子2的构造的俯视图。
图9是沿着图8的线C9-C9的剖视图。
图10是表示第2端板的其他例子的图。
图11是表示电动机中的驱动系统的结构的一例的框图。
图12是表示电动机的驱动中的转子的状态的一例的图。
图13是表示电动机中的电磁钢板的厚度与在转子中产生的铁损的大小的关系的曲线图。
图14是概略地表示本发明的实施方式2的压缩机的构造的剖视图。
图15是概略地表示本发明的实施方式3的空调机的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
在各图所示的xyz直角坐标系中，z轴方向(z轴)表示与电动机1的轴26的轴线A1平行的方向，x轴方向(x轴)表示与z轴方向(z轴)正交的方向，y轴方向(y轴)表示与z轴方向及x轴方向双方正交的方向。轴线A1是转子2的旋转中心。与轴线A1平行的方向也称为“转子2的轴向”或者简称为“轴向”。径向是与轴线A1正交的方向。
实施方式1
图1是概略地表示本发明的实施方式1的电动机1的构造的俯视图。箭头C1是以轴线A1为中心的定子3的周向。箭头C1还表示以轴线A1为中心的转子2的周向。转子2以及定子3的周向也简称为“周向”。
图2是概略地表示电动机1的构造的局部剖视图。在图2中，分别示出了转子2的外观、xz平面中的定子3的截面。将图2中的上侧(即，+z侧)称为第1侧，将下侧(即，-z侧)称为第2侧。
电动机1具有转子2、定子3以及轴承4。电动机1例如是永久磁铁嵌入型电动机。
如图2所示，定子3具有定子铁芯31、位于轴向上的第1侧的第1定子端部31a、位于轴向上的第2侧的第2定子端部31b、以及卷绕于定子铁芯31(具体而言，齿311)的绕组32。例如，在定子铁芯31与绕组32之间配置绝缘体。在图1所示的定子3中，从定子铁芯31取下了绕组32。
第1定子端部31a是第1侧的定子铁芯31的端部，第2定子端部31b是第2侧的定子铁芯31的端部。
如图1所示，定子铁芯31具有在径向上延伸的至少一个齿311和在周向上延伸的轭部312。在图1所示的例子中，定子铁芯31具有多个齿311(具体而言，六个齿311)。
定子铁芯31形成为环状。定子铁芯31通过在轴向上层叠多个电磁钢板而形成。多个电磁钢板分别被冲裁为预先设定的形状。
图3是概略地表示转子2的构造的侧视图。图3所示的虚线表示固定孔206及固定孔274的内壁。
图4是概略地表示转子2的构造的剖视图。在图4中，从转子铁芯20取下了第1端板27a。
转子2能够旋转地配置在径向上的定子3的内侧。转子2具有转子铁芯20、至少一个永久磁铁220、轴26、第1端板27a、第2端板27b以及至少一个固定构件28。转子2的旋转轴与轴线A1一致。
转子铁芯20具有在轴向上层叠的多个电磁钢板201、至少一个磁铁插入孔202、轴孔203、至少一个孔204、至少一个薄壁部205、至少一个固定孔206(也称为第2固定孔)、位于第1侧的第1转子端部21a、以及位于第2侧的第2转子端部21b。转子铁芯20为大致圆筒形状。
第1转子端部21a是轴向上的第1侧的端部。第2转子端部21b是轴向上的第2侧的端部。
如图3所示，第1端板27a覆盖磁铁插入孔202的第1侧。第2端板27b覆盖磁铁插入孔202的第2侧。固定构件28插入到转子铁芯20的固定孔206和第1端板27a及第2端板27b的固定孔274。固定构件28将第1端板27a及第2端板27b固定于转子铁芯20。由此，第1端板27a及第2端板27b固定于转子铁芯20。
多个电磁钢板201各自的厚度为0.1mm以上且0.25mm以下。各电磁钢板201通过冲裁而形成为预先设定的形状。至少一个磁铁插入孔202、轴孔203、至少一个孔204、至少一个薄壁部205以及至少一个固定孔206形成于多个电磁钢板201。轴孔203形成于与轴向正交的平面、即xy平面中的电磁钢板201的中心。
在图4所示的例子中，多个磁铁插入孔202(具体而言，四个磁铁插入孔202)在周向上排列。在图4所示的例子中，磁铁插入孔202的数量与转子2的磁极的数量相同。
永久磁铁220插入到磁铁插入孔202。永久磁铁220例如是稀土类磁铁。但是，永久磁铁220并不限定于稀土类磁铁。径向上的永久磁铁220的宽度比径向上的磁铁插入孔202的宽度小。
如图4所示，永久磁铁220在磁铁插入孔202内位于径向上的内侧。因此，在磁铁插入孔202的内壁与径向上的永久磁铁220的外侧的表面之间形成有空隙。在该空隙中也可以存在油或制冷剂。
至少一个孔204在径向上形成于磁铁插入孔202的外侧。在图4所示的例子中，在转子铁芯20形成有多个孔204(具体而言，八个孔204)。各孔204在周向上延伸。孔204以外的孔也可以形成于转子铁芯20。在该情况下，孔204是最接近极间部的孔。
至少一个薄壁部205形成在孔204与转子铁芯20的外缘之间。在图4所示的例子中，在转子铁芯20形成有多个薄壁部205(具体而言，八个薄壁部205)。各薄壁部205在周向上延伸。
轴26插入到形成在xy平面中的转子2的中心部的轴孔203。轴26固定于转子铁芯20(具体而言，轴孔203)，并且仅在第2侧被支承为能够旋转。具体而言，轴26在第2侧被轴承4支承为能够旋转。
转子铁芯20还具有位于转子2的磁极中心部的第1部分20a、位于转子2的极间部的第2部分20b、包含第1部分20a的外周面20c(也称为第1外周面)、以及包含第2部分20b的外周面20d(也称为第2外周面)。
在xy平面中，第1部分20a是径向上的转子铁芯20的端部。同样地，在xy平面中，第2部分20b是径向上的转子铁芯20的端部。第1部分20a和第2部分20b形成转子铁芯20的外缘的一部分。
磁极中心部是转子2中磁极中心线B1通过的部分。用虚线表示的磁极中心线B1是在xy平面中通过永久磁铁220的中心及转子2的旋转中心的直线。
极间部是转子2中极间线B2通过的部分。用虚线表示的极间线B2是在xy平面中通过相互邻接的两个永久磁铁220的中间点及转子2的旋转中心的直线。
外周面20c比外周面20d在径向上向外侧突出。在xy平面中，从转子2的旋转中心至第1部分20a的距离比从转子2的旋转中心至第2部分20b的距离长。换言之，磁极中心部处的转子铁芯20的半径M1比极间部处的转子铁芯20的半径M2大。因此，从第2部分20b至定子铁芯31的最短距离比从第1部分20a至定子铁芯31的最短距离大。换言之，极间部处的转子铁芯20与定子铁芯31之间的空隙比磁极中心部处的转子铁芯20与定子铁芯31之间的空隙大。
图5是表示xz平面中的转子2与定子3的位置关系的图。在图5中，示出了转子2及定子3的截面构造。
如图5所示，第1转子端部21a在轴向上位于从第1定子端部31a向第1侧离开的位置，第2转子端部21b在轴向上位于从第2定子端部31b向第1侧离开的位置。
在将从永久磁铁220至第1端板27a的轴向上的距离设为D1、将从永久磁铁220至第2端板27b的轴向上的距离设为D2时，距离D1及距离D2的关系满足D1＞D2≥0。在从永久磁铁220至第1端板27a的距离不恒定的情况下，距离D1是从永久磁铁220至第1端板27a的最短距离。同样地，在从永久磁铁220至第2端板27b的距离不恒定的情况下，距离D2是从永久磁铁220至第2端板27b的最短距离。
图6是表示xy平面中的转子2与定子铁芯31的位置关系的图。在图6中示出了转子2的一部分以及定子铁芯31的一部分。
齿311具有主体部311a和齿顶端部311b。端部311c是周向上的齿顶端部311b的端部。主体部311a在径向上延伸。齿顶端部311b在周向上延伸，面向转子2(具体而言，转子铁芯20)。
各孔204位于通过齿顶端部311b的端部311c和轴线A1(即，转子2的旋转中心)的直线L1上。同样地，各薄壁部205位于通过周向上的齿顶端部311b的端部311c和轴线A1的直线L1上。
在将与轴向正交的平面即xy平面中通过齿顶端部311b的两端部311c和转子2的旋转中心的两条直线L1所成的角度设为θ1、将xy平面中通过周向上的外周面20c的两端和转子2的旋转中心的两条直线L2所成的角度设为θ2时，电动机1满足θ1≥θ2。
图7是概略地表示第1端板27a的构造的俯视图。第2端板27b的构造也与图7所示的第1端板27a的构造相同。
第1端板27a具有形成第1端板27a的xy平面中的外缘的一部分的外缘271(也称为第1外缘)、在周向上与外缘271邻接的外缘272(也称为第2外缘)、供轴26通过的轴孔273、至少一个固定孔274(也称为第1固定孔)、以及至少一个磁铁固定部275。
在图7所示的例子中，多个外缘271(具体而言，四个外缘271)、多个外缘272(具体而言，四个外缘272)、多个固定孔274(具体而言，四个固定孔274)以及多个磁铁固定部275(具体而言，五个磁铁固定部275)形成于第1端板27a。转子2的磁极中心部上的第1端板27a的半径T1比转子2的极间部上的第1端板27a的半径T2大。第1端板27a和第2端板27b例如由非磁性体形成。
图8是概略地表示转子2的构造的俯视图。在图8中，转子铁芯20的构造用虚线表示，第1端板27a的构造用实线表示。
第1端板27a的外缘271的一部分位于转子2的磁极中心部上，第1端板27a的外缘272的一部分位于转子2的极间部上。
第1端板27a的外缘271在径向上位于从转子铁芯20的外周面20c向内侧离开的位置。第1端板27a的外缘272在径向上位于从转子铁芯20的外周面20d向外侧离开的位置。具体而言，在磁极中心部上，第1端板27a的外缘271在径向上位于从转子铁芯20的第1部分20a向内侧离开的位置。在极间部上，第1端板27a的外缘272在径向上位于从转子铁芯20的第2部分20b向外侧离开的位置。
图9是沿着图8的线C9-C9的剖视图。
磁铁固定部275将永久磁铁220的位置固定。磁铁固定部275例如是具有弹簧特性的突起。例如，如图9所示，通过将第1端板27a的一部分朝向永久磁铁220折弯，能够形成具有弹簧特性的突起。在图9所示的例子中，永久磁铁220的位置由磁铁固定部275固定。在该情况下，距离D1及距离D2的关系满足D1＞D2且D2＝0。
图10是表示第2端板27b的其他例子的图。
第2端板27b也可以具有将永久磁铁220的位置固定的磁铁固定部275。在图10所示的例子中，永久磁铁220的位置由第1端板27a的磁铁固定部275以及第2端板27b的磁铁固定部275固定。在该情况下，轴向上的第1端板27a的磁铁固定部275的长度比第2端板27b的磁铁固定部275长。由此，距离D1及距离D2的关系满足D1＞D2＞0。
由于永久磁铁220由磁铁固定部275在轴向上固定，因此，能够防止在电动机1的驱动中永久磁铁220在轴向上偏移，能够减少流入定子3的轴向上的磁通的偏差。由此，能够改善电动机1的效率。并且，即使在磁铁插入孔202或永久磁铁220的轴向上的尺寸存在误差的情况下，由于磁铁固定部275具有弹簧特性，因此也能够吸收该误差。
转子铁芯20的固定孔206、第1端板27a的固定孔274以及固定构件28在xy平面中为圆形。在xy平面中，将固定构件28的半径设为r1、将固定孔274的半径设为r2、将固定孔206的半径设为r3、将磁极中心部处的转子铁芯20的半径设为M1、将磁极中心部上的第1端板27a的半径设为T1时，它们的关系满足r1＜r2、r1＜r3、且M1＞T1。
并且，电动机1满足(r2+r3)-2×r1≤M1-T1。
图11是表示电动机1中的驱动系统的结构的一例的框图。
电动机1还具有对绕组32施加电压的逆变器7和使施加于绕组32的电压升压的升压电路8(也称为转换器)。在电动机1驱动时，用于调整施加于绕组32的电压的载波频率例如为1kHz至8kHz。载波频率可以由逆变器7控制，也可以由逆变器7的外部的控制装置控制。
以下说明本实施方式的电动机1的效果。
通常，在永久磁铁同步电动机驱动时，对定子(具体而言，绕组)施加电压，从定子产生磁力。由于来自定子的磁力包含高次谐波(也称为高次谐波分量)，因此，存在不与转子的旋转同步的高次谐波。在该高次谐波中包含以向绕组通电时产生的电流失真为起因而产生的高次谐波、以及以形成在定子的齿间的空间即槽为起因的高次谐波。不与转子的旋转同步的高次谐波使转子(具体而言，永久磁铁)中的磁通变化，结果，在转子中产生铁损。该铁损在转子的表面产生，引起发热。当该热通过转子铁芯传递至永久磁铁时，永久磁铁的温度上升。
通常，为了提高电动机的输出，使用稀土类磁铁作为转子的永久磁铁。若稀土类磁铁的温度上升，则引起磁力及矫顽力的降低，结果，引起电动机的输出及效率的降低。因此，优选永久磁铁的温度尽可能低。
镝的含量少的稀土类磁铁容易受到热的影响，因此，在使用了镝的含量少的稀土类磁铁的电动机中，需要减少转子中的温度上升。特别是不含镝的永久磁铁的矫顽力低，因此，在使用了镝的含量少的稀土类磁铁的电动机中，需要尽可能地减少温度上升。因此，在永久磁铁中镝的含量以重量比计为4％以下时，减少永久磁铁的温度上升很重要。反过来说，通过使用能够降低永久磁铁的温度的技术，能够使用镝的含量以重量比计为0％至4％的永久磁铁作为转子的永久磁铁。
图12是表示电动机1的驱动中的转子2的状态的一例的图。在图12中，转子2与定子3之间的空隙中所示的箭头表示来自定子3的磁通的流动。
通常，在转子的轴在轴向上的一方被支承为能够旋转的情况下，在电动机的驱动中轴容易倾斜。在转子的轴倾斜的情况下，产生转子与定子之间的空隙变窄的区域。在转子与定子之间的空隙狭窄的情况下，流入转子铁芯的磁通的密度变大，因此，转子铁芯容易受到来自定子的磁力的高次谐波的影响。结果，转子铁芯的表面的铁损增加。因此，在转子的轴在轴向上的一方被支承为能够旋转的情况下，以铁损为起因的转子铁芯的发热大。
在电动机1中，转子2的轴26仅在轴向上的一端侧被支承，第1转子端部21a在轴向上位于从第1定子端部31a向第1侧离开的位置，第2转子端部21b在轴向上位于从第2定子端部31b向第1侧离开的位置。具有这样的构造的电动机1例如用作旋转式压缩机的电动机。
在将电动机1应用于旋转式压缩机的电动机的情况下，第1转子端部21a及第2转子端部21b在轴向上位于分别从第1定子端部31a及第2定子端部31b向第1侧离开的位置，因此，在电动机1内在轴向上产生吸引力。由此，能够管理用于在压缩机内压缩制冷剂的间隙。
如图12所示，在第1转子端部21a及第2转子端部21b在轴向上位于分别从第1定子端部31a及第2定子端部31b向第1侧离开的位置时，流入轴向上的转子2的一端侧的来自定子3的磁通增加。在图12所示的例子中，流入转子2的第2侧的来自定子3的磁通增加。在该情况下，来自定子3的磁力的高次谐波分量大，转子2的第2侧的磁通密度增加，因此转子2的第2侧的铁损增加。结果，存在转子2的温度上升的问题。特别是存在转子2的第2侧的温度容易上升的问题。
在本实施方式的电动机1中，距离D1及距离D2的关系满足D1＞D2≥0。由此，能够减少第1侧的永久磁铁220的量，能够增加面向定子3的永久磁铁220的面积。结果，能够高效地使用永久磁铁220的磁力，能够提高转子2的磁力。
在永久磁铁220与第2端板27b接触时(即D2＝0)，面向定子3的永久磁铁220的面积最大，因此，能够最有效地使用转子2的磁力。但是，由于增多转子2的第2侧的永久磁铁220的量，使得永久磁铁220的第2侧的温度容易上升。因此，优选增多转子2的第2侧的永久磁铁220的量，并且减少永久磁铁220的温度上升。
图13是表示电动机1中的电磁钢板201的厚度与在转子2中产生的铁损的大小的关系的曲线图。
如图13所示，在电磁钢板201的厚度大于0.25mm时，铁损显著增加。通常，电磁钢板的铁损包括磁滞损耗和涡流损耗。为了减少以来自定子3的磁力的高次谐波为起因的铁损，减少涡流损耗是有效的。电磁钢板201的厚度为0.25mm以下的情况下，能够减少铁损，特别是涡流损耗。但是，在电磁钢板201的厚度小于0.1mm时，电磁钢板201的冲裁加工困难。因此，电磁钢板201的厚度优选为0.1mm以上且0.25mm以下。
在本实施方式的电动机1中，流入转子2的第2侧的来自定子3的磁通增加，因此，永久磁铁220的第2侧的温度容易上升，减磁特性容易变差。也能够通过使用具有大的矫顽力的磁铁作为永久磁铁220来改善减磁特性。在本实施方式的电动机1中，不使用具有大的矫顽力的磁铁，而是将电磁钢板201的厚度设定为0.1mm以上且0.25mm以下，从而能够减少在转子2中产生的铁损，能够减少起因于铁损的发热。结果，能够减少永久磁铁220的温度上升。
角度θ2(图6)越大，越能够在周向上延长转子2与定子3之间的空隙狭窄的区域，由此，能够使永久磁铁220的磁通高效地流入定子3。但是，在从定子铁芯31至转子铁芯20的距离短时，来自定子铁芯31的磁力的高次谐波的影响变大，因此转子铁芯20中的铁损增加。在本实施方式的电动机1中，角度θ1及θ2的关系满足θ1≥θ2。由此，能够减少来自定子3的磁力的高次谐波的影响。结果，能够使永久磁铁220的磁力高效地流入定子3，能够减少在转子铁芯20的表面产生的铁损。
转子铁芯20的孔204(图4)在周向上延伸。由此，能够延长从转子铁芯20的外周面通过电磁钢板201至永久磁铁220的路径。结果，在转子铁芯20的外周面产生的热不易传递至永久磁铁220，因此能够减少永久磁铁220的温度上升。并且，由于在转子铁芯20形成有孔204，因此能够增加转子铁芯20的表面积，能够使转子铁芯20及永久磁铁220的热容易从孔204向转子2的外部放出。
转子铁芯20的孔204位于通过周向上的齿顶端部311b的端部311c和轴线A1(即，转子2的旋转中心)的直线L1上。由此，能够减少以齿顶端部311b的构造及两个齿311之间的槽的构造为起因的磁力的高次谐波，能够减少转子2的铁损。
永久磁铁220在磁铁插入孔202内位于径向上的内侧。因此，在磁铁插入孔202的内壁与径向上的永久磁铁220的外侧的表面之间形成有空隙。由此，在转子铁芯20的外周面产生的热不易传递至永久磁铁220。结果，能够减少永久磁铁220的温度上升。
极间部上的第1端板27a的半径T2比极间部处的转子铁芯20的半径M2大。换言之，外缘272在径向上位于从转子铁芯20的第2部分20b向外侧离开的位置。即，能够增加从转子铁芯20的第2部分20b向外侧突出的第1端板27a的体积。由此，能够通过第1端板27a放出极间部处的转子铁芯20的热。结果，能够减少从极间部处的转子铁芯20向永久磁铁220传递的热。
磁极中心部上的第1端板27a的半径T1比磁极中心部处的转子铁芯20的半径M1小。换言之，外缘271在径向上位于从转子铁芯20的第1部分20a向内侧离开的位置。由此，能够防止第1端板27a与定子铁芯31接触，能够缩窄磁极中心部处的从转子铁芯20至定子铁芯31的距离。结果，能够使来自转子2的磁通高效地流入定子铁芯31。
在xy平面中，第1端板27a相对于转子铁芯20的偏移量由(r2-r1)+(r3-r1)＝(r2+r3)-2×r1来表示。在此，固定构件28与第1端板27a的固定孔274之间的最大移动量由r2-r1表示，固定构件28与转子铁芯20的固定孔206之间的最大移动量由r3-r1表示。
因此，在电动机1满足(r2+r3)-2×r1≤M1-T1时，即使第1端板27a由于固定构件28与固定孔206及274的间隙而偏移的情况下，也能够以使第1端板27a的外缘271在径向上位于从转子铁芯20的第1部分20a向内侧离开的位置的方式将第1端板27a安装于转子铁芯20。通过设为该形状，第1端板27a不会突出到转子2的径向外侧。因此，能够通过转子2的外周面20c及20d来决定定子3与转子2之间的径向的宽度。因此，能够将定子3与转子2之间的径向的宽度设定为考虑了转子2的偏心、轴26的挠曲以及形状的偏差等的最小的尺寸。在该条件下，使极间部上的第1端板27a的半径T2比极间部处的转子铁芯20的半径M2大，从而能够增加从转子铁芯20的第2部分20b向外侧突出的第1端板27a的体积。由此，能够将极间部处的转子铁芯20的热通过第1端板27a向转子2的外部放出。结果，能够减少从极间部处的转子铁芯20向永久磁铁220传递的热。
极间部处的转子铁芯20与定子铁芯31之间的空隙比磁极中心部处的转子铁芯20与定子铁芯31之间的空隙大。由此，能够减少定子3的空间高次谐波，因此能够减少在极间部处的转子铁芯20的表面产生的铁损。结果，能够减少永久磁铁220的极间部侧的温度上升。
在用于调整施加于绕组32的电压的载波频率大时，能够精细地调整施加于绕组32的电压即用于驱动电动机1的电压，能够减少磁力的高次谐波分量。在电动机1中，施加于绕组32的电压的载波频率例如为1kHz至8kHz。由此，能够精细地调整用于驱动电动机1的电压，能够减少磁力的高次谐波分量。
通常，载波频率越大则开关损失越多，电动机的效率越降低。在电动机1中的载波频率为1kHz至8kHz时，能够在减少了来自定子3的磁力的高次谐波以及开关损失的状态下，精细地调整用于驱动电动机1的电压。但是，在载波频率为1kHz至8kHz的范围内，无法充分减小以来自定子3的磁力的高次谐波为起因的铁损。但是，在本实施方式的电动机1中，即使载波频率在1kHz至8kHz的范围内，由于具备在本实施方式中说明的结构，因此也能够减少在转子铁芯20的表面产生的铁损。
电动机1还具有使施加于绕组32的电压升压的升压电路8。通常，若使用升压电路，则电压变大，因此在转速低的状态下驱动电动机的情况下，电压的调制率变小。若调制率小，则驱动电动机的电流的失真变大，由电流产生的磁力的高次谐波分量增加。结果，在转子中产生的铁损增加。但是，在本实施方式的电动机1中，即使在使用升压电路8的情况下，由于具备上述的结构，因此也能够减少在转子铁芯20的表面产生的铁损。
在电动机的负载的脉动大、未搭载对转子的位置进行检测的传感器的电动机中，本实施方式的电动机1的特征更有效。通常，使用了对转子的位置进行检测的传感器的电动机能够掌握转子的位置，因此，即使电动机的负载的脉动大，也能够控制转子以恒定的转速进行驱动。但是，在未搭载对转子的位置进行检测的传感器的电动机中，难以进行控制以使转子以恒定的转速进行驱动。
例如，在未搭载对转子的位置进行检测的传感器的电动机中，产生来自定子的磁力的基波不与转子同步的状态，因此，在转子铁芯的表面产生以来自定子的磁力的基波为起因的铁损。结果，转子的温度上升，引起永久磁铁的温度上升。本实施方式的电动机1具有在本实施方式中说明的结构，因此，即使在电动机1未搭载对转子的位置进行检测的传感器的情况下，也能够减少永久磁铁220的温度上升。
关于电动机的负载的脉动，在电动机的转矩的最小值与最大值之比为20％以上时，容易产生相对于转子的相位而来自定子的磁通不流动到适当的位置的状态。该现象在电动机的转矩的最小值与最大值之比为50％以上时更显著地产生。通常，在空调机的压缩机内的电动机中，负载的脉动大。例如，在旋转式压缩机内的电动机中，有时转矩的最小值与最大值之比产生50％以上。因此，在使用电动机1作为压缩机内的电动机时，本实施方式的电动机1的特征更有效。
如以上说明的那样，在电动机1中，第1转子端部21a在轴向上位于从第1定子端部31a向第1侧离开的位置，第2转子端部21b在轴向上位于从第2定子端部31b向第1侧离开的位置。并且，轴26固定于转子铁芯20(具体而言，轴孔203)，并且仅在第2侧被支承为能够旋转。在这样的条件下，电动机1具有在本实施方式中说明的结构，因此能够减少转子2的永久磁铁220的温度上升，能够改善电动机的效率。
实施方式2
对本发明的实施方式2的压缩机6进行说明。
图14是概略地表示实施方式2的压缩机6的构造的剖视图。
压缩机6具有作为电动部件的电动机60、作为外壳的密闭容器61、以及作为压缩部件的压缩机构62。在本实施方式中，压缩机6是旋转式压缩机。但是，压缩机6并不限定于旋转式压缩机。
电动机60是实施方式1的电动机1。在本实施方式中，电动机60是永久磁铁嵌入型电动机，但并不限定于此。
密闭容器61覆盖电动机60及压缩机构62。在密闭容器61的底部积存有对压缩机构62的滑动部分进行润滑的冷冻机油。
压缩机6还具有固定于密闭容器61的玻璃端子63、储液器64、吸入管65以及排出管66。
压缩机构62具有气缸62a、活塞62b、上部框架62c(第1框架)、下部框架62d(第2框架)、以及分别安装于上部框架62c及下部框架62d的多个消音器62e。压缩机构62还具有将气缸62a内分成吸入侧和压缩侧的叶片。压缩机构62由电动机60驱动。
电动机60通过压入或热压配合而固定于密闭容器61内。也可以代替压入及热压配合而通过焊接将定子3直接安装于密闭容器61。
经由玻璃端子63向电动机60的定子3的绕组供给电力。
电动机60的转子(具体而言，轴26的一端侧)由分别设置于上部框架62c及下部框架62d的轴承支承为旋转自如。
在活塞62b插通有轴26。轴26旋转自如地插通于上部框架62c及下部框架62d。上部框架62c及下部框架62d将气缸62a的端面封闭。储液器64经由吸入管65将制冷剂(例如制冷剂气体)供给至气缸62a。
下面，对压缩机6的动作进行说明。从储液器64供给的制冷剂从固定于密闭容器61的吸入管65被吸入气缸62a内。电动机60通过逆变器的通电而旋转，从而与轴26嵌合的活塞62b在气缸62a内旋转。由此，在气缸62a内进行制冷剂的压缩。
制冷剂通过消音器62e，在密闭容器61内上升。在压缩后的制冷剂中混入有冷冻机油。制冷剂与冷冻机油的混合物在通过形成于转子铁芯的通风孔36时，被促进制冷剂与冷冻机油的分离，由此，能够防止冷冻机油向排出管66流入。这样，压缩后的制冷剂通过排出管66向制冷循环的高压侧供给。
作为压缩机6的制冷剂，能够使用R410A、R407C或R22等。但是，压缩机6的制冷剂并不限定于此。例如，作为压缩机6的制冷剂，能够使用GWP(全球变暖潜能值)小的制冷剂等。
作为GWP小的制冷剂的代表例，有以下的制冷剂。
(1)组成中具有碳双键的卤代烃例如为HFO-1234yf(CF3CF＝CH2)。HFO是Hydro-Fluoro-Olefin的简称。Olefin是具有一个双键的不饱和烃。HFO-1234yf的GWP为4。
(2)组成中具有碳双键的烃例如为R1270(丙烯)。R1270的GWP为3，比HFO-1234yf的GWP小，但R1270的可燃性比HFO-1234yf的可燃性好。
(3)包含组成中具有碳双键的卤代烃及组成中具有碳双键的烃中的至少一种的混合物例如为HFO-1234yf与R32的混合物。HFO-1234yf是低压制冷剂，因此压损大，制冷循环(特别是蒸发器中)的性能容易降低。因此，优选使用与作为高压制冷剂的R32或R41等的混合物。
根据实施方式2的压缩机6，具有在实施方式1中说明的效果。
并且，通过使用实施方式1的电动机1作为电动机60，能够改善电动机60的效率，结果，能够改善压缩机6的效率。
实施方式3
对本发明的实施方式3的空调机50(也称为制冷空调装置或制冷循环装置)进行说明。
图15是概略地表示本发明的实施方式3的空调机50的结构的图。
实施方式3的空调机50具备作为送风机(第1送风机)的室内机51、制冷剂配管52、以及经由制冷剂配管52与室内机51连接的作为送风机(第2送风机)的室外机53。
室内机51具有电动机51a(例如，实施方式1的电动机1)、通过由电动机51a驱动而进行送风的送风部51b、以及覆盖电动机51a及送风部51b的外壳51c。送风部51b例如具有由电动机51a驱动的叶片51d。例如，叶片51d固定于电动机51a的轴(例如，轴26)，生成气流。
室外机53具有电动机53a(例如，实施方式1的电动机1)、送风部53b、压缩机54、以及热交换器(未图示)。送风部53b通过由电动机53a驱动而进行送风。送风部53b例如具有由电动机53a驱动的叶片53d。例如，叶片53d固定于电动机53a的轴(例如，轴26)，生成气流。压缩机54具有电动机54a(例如，实施方式1的电动机1)、由电动机54a驱动的压缩机构54b(例如，制冷剂回路)、以及覆盖电动机54a及压缩机构54b的外壳54c。压缩机54例如是在实施方式2中说明的压缩机6。
在空调机50中，室内机51及室外机53中的至少一个具有在实施方式1中说明的电动机1。具体而言，作为送风部的驱动源，电动机51a及53a的至少一方应用实施方式1中说明的电动机1。并且，作为压缩机54的电动机54a，也可以使用实施方式1中说明的电动机1。
空调机50例如能够进行从室内机51送出冷空气的制冷运转、或者送出暖空气的制热运转等运转。在室内机51中，电动机51a是用于驱动送风部51b的驱动源。送风部51b能够送出调整后的空气。
根据实施方式3的空调机50，在电动机51a及53a的至少一方应用实施方式1中说明的电动机1，因此能够得到与实施方式1中说明的效果相同的效果。由此，能够改善空调机50的效率。
并且，通过使用实施方式1的电动机1作为送风机(例如室内机51)的驱动源，能够得到与在实施方式1中说明的效果相同的效果。由此，能够改善送风机的效率。具有实施方式1的电动机1和由电动机1驱动的叶片(例如，叶片51d或53d)的送风机能够单独作为送风的装置使用。该送风机也能够应用于空调机50以外的设备。
并且，通过使用实施方式1的电动机1作为压缩机54的驱动源，能够得到与在实施方式1中说明的效果相同的效果。由此，能够改善压缩机54的效率。
在实施方式1中说明的电动机1除了空调机50以外，还能够搭载于换气扇、家电设备或机床等具有驱动源的设备。
以上说明的各实施方式中的特征能够相互适当组合。
附图标记说明
1、51a、53a、54a、60电动机；2转子；3定子；4轴承；6压缩机；8升压电路；20转子铁芯；20a第1部分；20b第2部分；20c外周面(第1外周面)；20d外周面(第2外周面)；21a第1转子端部；21b第2转子端部；26轴；27a第1端板；27b第2端板；31定子铁芯；31a第1定子端部；31b第2定子端部；50空调机；51室内机(送风机)；53室外机(送风机)；201电磁钢板；202磁铁插入孔；220永久磁铁；311齿；311a主体部；311b齿顶端部。

Claims (15)

1.一种电动机，其中，所述电动机具备定子和转子，
所述定子具有：位于轴向上的第1侧的第1定子端部；位于所述轴向上作为所述第1侧的相反侧的第2侧的第2定子端部；在径向上延伸的齿；以及卷绕于所述齿的绕组，
所述转子具有：转子铁芯，其具有在所述轴向上层叠的多个电磁钢板、磁铁插入孔、位于所述第1侧的第1转子端部、以及位于所述第2侧的第2转子端部；插入到所述磁铁插入孔的永久磁铁；固定于所述转子铁芯并且仅在所述第2侧被支承的轴；第1端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第1侧；以及第2端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第2侧，
所述第1转子端部在所述轴向上位于从所述第1定子端部向所述第1侧离开的位置，
所述第2转子端部在所述轴向上位于从所述第2定子端部向所述第1侧离开的位置，
在将从所述永久磁铁至所述第1端板的距离设为D1、将从所述永久磁铁至所述第2端板的距离设为D2时，所述距离D1及所述距离D2的关系满足D1＞D2≥0，
所述多个电磁钢板各自的厚度为0.1mm以上且0.25mm以下。
2.根据权利要求1所述的电动机，其中，
所述转子铁芯具有第1部分和第2部分，所述第1部分是径向上的所述转子铁芯的端部且位于所述转子的磁极中心部，所述第2部分是径向上的所述转子铁芯的端部且位于所述转子的极间部，
在与所述轴向正交的平面中，从所述转子的旋转中心至所述第1部分的距离比从所述转子的所述旋转中心至所述第2部分的距离长。
3.根据权利要求2所述的电动机，其中，
所述第1端板具有形成所述第1端板的外缘的一部分的第1外缘、以及在周向上与所述第1外缘邻接的第2外缘，
所述第1外缘在径向上位于从所述第1部分向内侧离开的位置，
所述第2外缘在径向上位于从所述第2部分向外侧离开的位置。
4.根据权利要求2或3所述的电动机，其中，
所述转子铁芯具有包含所述第1部分的第1外周面和包含所述第2部分的第2外周面，
所述第1外周面比所述第2外周面在径向上向外侧突出。
5.根据权利要求4所述的电动机，其中，
所述齿具有面向所述转子的齿顶端部，
在将与所述轴向正交的平面中通过周向上的所述齿顶端部的两端部和所述转子的旋转中心的两条直线所成的角度设为θ1、将所述平面中通过所述周向上的所述第1外周面的两端和所述转子的所述旋转中心的两条直线所成的角度设为θ2时，
所述电动机满足θ1≥θ2。
6.根据权利要求5所述的电动机，其中，
所述转子铁芯具有在径向上形成于所述磁铁插入孔的外侧的孔，所述孔在周向上延伸。
7.根据权利要求6所述的电动机，其中，
所述孔位于通过周向上的所述齿顶端部的端部和所述转子的旋转中心的直线上。
8.根据权利要求6或7所述的电动机，其中，
所述转子铁芯具有形成在所述孔与所述转子铁芯的外缘之间的薄壁部。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电动机，其中，
径向上的所述永久磁铁的宽度比所述径向上的所述磁铁插入孔的宽度小，
所述永久磁铁在所述磁铁插入孔内位于所述径向上的内侧。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电动机，其中，
所述第1端板具有第1固定孔，
所述转子铁芯具有第2固定孔，
所述转子具有将所述第1端板固定于所述转子铁芯的固定构件，
所述固定构件插入到所述第1固定孔及所述第2固定孔，
在将所述固定构件的半径设为r1、将所述第1固定孔的半径设为r2、将所述第2固定孔的半径设为r3、将所述转子的磁极中心部处的所述转子铁芯的半径设为M1、将所述磁极中心部上的所述第1端板的半径设为T1时，
所述电动机满足(r2+r3)-2×r1≤M1-T1。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电动机，其中，
用于调整施加于所述绕组的电压的载波频率为1kHz至8kHz。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电动机，其中，
还具备使施加于所述绕组的电压升压的升压电路。
13.一种压缩机，其中，所述压缩机具备：
电动机；
压缩机构，其由所述电动机驱动；以及
外壳，其覆盖所述电动机及所述压缩机构，
所述电动机具有定子和转子
所述定子具有：位于轴向上的第1侧的第1定子端部；位于所述轴向上作为所述第1侧的相反侧的第2侧的第2定子端部；在径向上延伸的齿；以及卷绕于所述齿的绕组，
所述转子具有：转子铁芯，其具有在所述轴向上层叠的多个电磁钢板、磁铁插入孔、位于所述第1侧的第1转子端部、以及位于所述第2侧的第2转子端部；插入到所述磁铁插入孔的永久磁铁；固定于所述转子铁芯并且仅在所述第2侧被支承的轴；第1端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第1侧；以及第2端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第2侧，
所述第1转子端部在所述轴向上位于从所述第1定子端部向所述第1侧离开的位置，
所述第2转子端部在所述轴向上位于从所述第2定子端部向所述第1侧离开的位置，
在将从所述永久磁铁至所述第1端板的距离设为D1、将从所述永久磁铁至所述第2端板的距离设为D2时，所述距离D1及所述距离D2的关系满足D1＞D2≥0，
所述多个电磁钢板各自的厚度为0.1mm以上且0.25mm以下。
14.一种送风机，其中，所述送风机具备：
电动机；以及
叶片，其由所述电动机驱动，
所述电动机具有定子和转子，
所述定子具有：位于轴向上的第1侧的第1定子端部；位于所述轴向上作为所述第1侧的相反侧的第2侧的第2定子端部；在径向上延伸的齿；以及卷绕于所述齿的绕组，
所述转子具有：转子铁芯，其具有在所述轴向上层叠的多个电磁钢板、磁铁插入孔、位于所述第1侧的第1转子端部、以及位于所述第2侧的第2转子端部；插入到所述磁铁插入孔的永久磁铁；固定于所述转子铁芯并且仅在所述第2侧被支承的轴；第1端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第1侧；以及第2端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第2侧，
所述第1转子端部在所述轴向上位于从所述第1定子端部向所述第1侧离开的位置，
所述第2转子端部在所述轴向上位于从所述第2定子端部向所述第1侧离开的位置，
在将从所述永久磁铁至所述第1端板的距离设为D1、将从所述永久磁铁至所述第2端板的距离设为D2时，所述距离D1及所述距离D2的关系满足D1＞D2≥0，
所述多个电磁钢板各自的厚度为0.1mm以上且0.25mm以下。
15.一种制冷空调装置，其中，所述制冷空调装置具备：
室内机；以及
室外机，其与所述室内机连接，
所述室内机和所述室外机中的至少一个具有电动机，
所述电动机具有定子和转子，
所述定子具有：位于轴向上的第1侧的第1定子端部；位于所述轴向上作为所述第1侧的相反侧的第2侧的第2定子端部；在径向上延伸的齿；以及卷绕于所述齿的绕组，
所述转子具有：转子铁芯，其具有在所述轴向上层叠的多个电磁钢板、磁铁插入孔、位于所述第1侧的第1转子端部、以及位于所述第2侧的第2转子端部；插入到所述磁铁插入孔的永久磁铁；固定于所述转子铁芯并且仅在所述第2侧被支承的轴；第1端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第1侧；以及第2端板，其覆盖所述磁铁插入孔的所述第2侧，
所述第1转子端部在所述轴向上位于从所述第1定子端部向所述第1侧离开的位置，
所述第2转子端部在所述轴向上位于从所述第2定子端部向所述第1侧离开的位置，
在将从所述永久磁铁至所述第1端板的距离设为D1、将从所述永久磁铁至所述第2端板的距离设为D2时，所述距离D1及所述距离D2的关系满足D1＞D2≥0，
所述多个电磁钢板各自的厚度为0.1mm以上且0.25mm以下。
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