CN113169601A - 电动机、压缩机以及制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的电动机是具备定子和转子的电动机，其中，转子具有：轴，成为旋转轴；铁心，具有第一铁心组和第二铁心组并固定于轴，上述第一铁心组具有供产生磁通的永磁铁插入的磁铁插入孔，上述第二铁心组具有与磁铁插入孔连通并形成为阻止永磁铁通过的形状的贯通孔；以及端板，分别覆盖铁心的两端面。

Description

电动机、压缩机以及制冷循环装置

技术领域

本发明涉及电动机、压缩机以及制冷循环装置。特别是涉及永磁铁埋入式电动机的转子等。

背景技术

以往，公知有在转子的磁铁插入孔配置有永磁铁的永磁铁埋入式电动机。在永磁铁埋入式电动机的转子中，以在轴向上贯通层叠铁心的方式埋入有永磁铁。这里，在永磁铁的轴长较长的情况下，在永磁铁的表面产生过大的涡流，从而成为使电动机的效率降低的重要因素。

因此，存在将磁铁配置于在转子设置的磁铁插入孔的永磁铁埋入式电动机的转子，在该永磁铁埋入式电动机的转子中，具备：多个转子部件，具有上述磁铁插入孔，并在轴向上被分割；和隔板，配置于上述各转子部件之间，在轴向上层叠上述多个转子部件和隔板而形成为一体(例如，参照专利文献1)。

该转子由在轴向上分割的3个转子部件和成为隔板的隔离件构成。转子部件通过层叠圆环状的电磁钢板而形成。在转子部件的外周面附近，沿着轴向形成有在转子部件的侧面具有开口部的设置磁铁的磁铁孔。另一方面，隔离件涂覆有绝缘层，并将各转子部件之间分离。作为隔离件使用形成为与转子部件相同的圆环状并且薄板状的电磁钢板。而且，在各转子部件之间隔着隔离件，在轴向上层叠转子部件与隔离件，结合为一体来构成转子主体。这里，隔离件的内周缘和外周缘分别统一地配置于转子部件的内周面和外周面。

另外，存在以下所述的转子：为了抑制在转子的轴向上的中央部处的铁心的离心膨胀或者变形，而具备形成有供磁铁插入的多个磁铁插入孔的铁心、和配设于铁心的两侧面并与铁心一起固定于轴来阻断磁通的端板。而且，转子在铁心的长度方向的中途部分配设有不具有磁铁插入孔的圆板状的隔离件，并将该隔离件至少与各磁铁的端面粘合(例如，参照专利文献2)。

在该转子中，在相对于轴插入由非磁性体构成的圆板状的一个端板进行固定后，以夹着隔离件的方式将由薄板钢板层叠体构成的左右一对半铁心插入于轴。并且，将另一个由非磁性体构成的端板插入轴进行固定。用一对端板将一对半铁心与隔离件压紧。即，用一对半铁心形成铁心。这里，隔离件也可以是磁性体和非磁性体中的任意一个类型。

专利文献1：日本特开2006-158037号公报

专利文献2：日本特开2002-191143号公报

然而，在专利文献1的电动机的转子中，在使转子部件之间分离开的隔离件涂覆有绝缘层，但成为磁铁与隔离件能够接触的构造。因此，产生从磁铁向隔离件的泄漏磁通。在专利文献1中，为了减少泄漏磁通，而实施了在隔离件设置开口部的对策，但泄漏磁通对策并不充分。

另外，在专利文献2的电动机的转子构造中，对于用于使转子部件之间分离开的隔离件而言，不管是磁性体还是非磁性体，隔离件和磁铁的端面均粘合。因此，产生从磁铁向隔离件的泄漏磁通。因而，对磁铁的表面涡流损失的对策并不充分。

发明内容

为了消除上述那样的问题点，本发明的目的在于提供一种使在永磁铁表面产生的表面涡流损失减少的电动机、压缩机以及制冷循环装置。

本发明所涉及的电动机是具备定子和转子的电动机，其中，转子具有：轴，成为旋转轴；铁心，具有第一铁心组和第二铁心组并固定于轴，上述第一铁心组具有供产生磁通的永磁铁插入的磁铁插入孔，上述第二铁心组具有与磁铁插入孔连通并形成为阻止永磁铁通过的形状的贯通孔；以及端板，分别覆盖铁心的两端面。

另外，本发明的压缩机具备：封闭容器，成为外壳；压缩机构部，设置于封闭容器内，将制冷剂压缩并向外部排出；以及上述的电动机，向压缩机构部进行动力供给。

而且，本发明的制冷循环装置对上述的压缩机、冷凝器、减压装置以及蒸发器进行配管连接而成并进行制冷剂的循环。

根据本发明，在电动机的转子中，插入至各第一铁心组的磁铁插入孔的永磁铁设置为被具有形成为阻止永磁铁通过的形状的贯通孔的第二铁心组分离开。因此，永磁铁的磁阻增加，从而能够抑制在永磁铁的表面产生的涡流。因此，能够提高装置效率。

附图说明

图1是对本发明的实施方式1所涉及的电动机1内部的结构进行说明的图。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机1的转子10的结构的图。

图3是对本发明的实施方式1所涉及的铁心11的第二铁心组11b的结构进行说明的图。

图4是对本发明的实施方式1所涉及的永磁铁13与凸部15的关系进行说明的图。

图5是对由本发明的实施方式1所涉及的电动机1的转子10的结构获得的效果进行说明的图。

图6是表示本发明的实施方式2所涉及的电动机1的转子10的结构的图。

图7是对搭载了本发明的实施方式2所涉及的电动机1的压缩机110的结构进行说明的图。

图8是表示本发明的实施方式3所涉及的制冷循环装置的结构例的图。

具体实施方式

以下，参照附图等对发明的实施方式进行说明。在附图中，标注了相同的附图标记的部件是相同或者与其相当的部件，这一情况在以下记载的实施方式的全文中是共通的。而且，在说明书全文中表示的结构要素的形态只不过是例示，并不限定于在说明书中记载的形态。特别是结构要素的组合并不仅限定于各实施方式中的组合，也能够将在其他的实施方式中记载的结构要素应用于另外的实施方式。另外，将附图中的上方作为“上侧”并将下方作为“下侧”来进行说明。而且，有时在附图中各结构部件的大小关系与实际的不同。

实施方式1

图1是对本发明的实施方式1所涉及的电动机1的内部的结构进行说明的图。图1是从正面侧观察电动机1的图。在实施方式1中，对永磁铁埋入式电动机1进行说明。电动机1具有定子20和转子10。定子20具有多个齿部21和绕组22。在定子20中，多个齿部21沿周向配置，并形成圆环状。在各齿部21分别卷绕有绕组22。在定子20的径向内侧，且在与齿部21对置的位置，能够在周向上旋转地配置有圆环状的转子10。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机1的转子10的结构的图。如图2所示，实施方式1的转子10具有铁心11、轴12、多个永磁铁13以及端板16。轴12为旋转时的旋转轴。铁心11固定于轴12。实施方式1的铁心11具有在旋转轴方向上分割为多个的第一铁心组11a和第二铁心组11b。实施方式1的铁心11是具有3个第一铁心组11a和两个第二铁心组11b并在两个第一铁心组11a之间夹着第二铁心组11b的结构。

第一铁心组11a由层叠薄圆板状的电磁钢板而成的层叠体构成。因此，第一铁心组11a形成圆柱状。第一铁心组11a中的各电磁钢板在与圆筒外周面接近的部分，与旋转方向对应地具有多个贯通的狭缝。在层叠电磁钢板而成的层叠体中，由狭缝形成磁铁插入孔14a。在各磁铁插入孔14a插入永磁铁13。永磁铁13以稀土类或者铁素体等为材料。永磁铁13产生由磁通朝向转子10的外周侧那样的磁力形成的磁场。

图3是对本发明的实施方式1所涉及的铁心11中的第二铁心组11b的结构进行说明的图。第二铁心组11b在与第一铁心组11a的磁铁插入孔14a对应地连通的位置具有贯通孔14b。第二铁心组11b在贯通孔14b部分至少具有一个凸部15。在第二铁心组11b，凸部15被设置为向贯通孔14b的空间侧突出，由此在贯通孔14b中设置有凸部15的部分的空间的距离变小，贯通孔14b形成为阻止永磁铁13通过的形状。因此，凸部15作为使得插入于磁铁插入孔14a的永磁铁13不通过贯通孔14b的限位器发挥功能。因此，铁心11内的永磁铁13相当于在各第一铁心组11a的磁铁插入孔14a内以分离的方式被配置。这里，从防止磁路形成的观点出发，作为电磁钢板的一部分的凸部15应尽量小。

这里，如后述的图4所示，在贯通孔14b中，设置有凸部15的部分的在作为旋转轴的轴12的径向上的贯通孔14b的距离d确保定子20与转子10之间的气隙G以上的距离。例如，距离d为气隙G的2倍以上且3倍以下。因此，实施方式1的转子10通过凸部15而不妨碍与绕组22交链的磁通。

如图3所示，实施方式1的第二铁心组11b具有3个凸部15。3个凸部15分别设置于在作为旋转轴的轴12的径向亦即水平方向上不对置的位置。这里，在实施方式1的转子10的铁心11中，构成第二铁心组11b的电磁钢板的片数设为1片。但是，也可以由层叠了多片电磁钢板的层叠体构成。

端板16设置于铁心11的两端。端板16阻断由永磁铁13产生的磁通。

图4是对本发明的实施方式1所涉及的永磁铁13与凸部15的关系进行说明的图。在图4中，示出插入至磁铁插入孔14a的永磁铁13与多个凸部15的位置关系。插入至磁铁插入孔14a的永磁铁13被凸部15卡止，而被阻止通过贯通孔14b。这里，在磁铁插入孔14a与永磁铁13之间存在缝隙，另外，磁铁插入孔14a内的永磁铁13由于并非是整个下表面被支承，因此在磁铁插入孔14a内成为倾斜的状态。由于永磁铁13的倾斜而永磁铁13的局部向由贯通孔14b形成的空间伸出。

如图4所示，将磁铁插入孔14a的旋转轴方向长度设为L，并将永磁铁13的旋转轴方向长度设为l。另外，将永磁铁13的厚度设为T。将凸部15的旋转轴方向的长度设为y，并将永磁铁13因凸部15而倾斜的最大倾斜角度设为θ。此时，实施方式1的第二铁心组11b所具有的多个凸部15形成为l×cosθ+T×sinθ＜L+y的关系成立。因此，即使处于第二铁心组11b两侧的第一铁心组11a的磁铁插入孔14a内的永磁铁13的局部分别向贯通孔14b的空间侧伸出，永磁铁13彼此也不物理接触。

这样，根据实施方式1的电动机1的转子10，通过第二铁心组11b所具有的凸部15，将插入至能够插入磁铁的各第一铁心组11a的磁铁插入孔14a中的永磁铁13分离开。因此，永磁铁13的磁阻增加，从而能够抑制在永磁铁13的表面产生的涡流。因此，能够获得高效率的电动机1。

另外，在第二铁心组11b具有多个凸部15时，多个凸部15分别配置于在作为旋转轴的轴12的径向上不对置的位置。因此，不会因凸部15彼此对置而缩小贯通孔14b的空间，难以在凸部15彼此形成磁路，能够抑制泄漏磁通的产生。因此，能够进一步提高电动机1的效率。

另外，在贯通孔14b中，设置有凸部15的部分的在轴12的径向上的距离d确保定子20与转子10之间的气隙G以上的距离，由此不会妨碍与绕组22交链的磁通。因此，能够进一步提高电动机1的效率。

并且，实施方式1的第二铁心组11b具有凸部15，上述凸部15对于磁铁插入孔14a的旋转轴方向长度L、永磁铁13的旋转轴方向长度l及厚度T、磁铁插入孔14a内的永磁铁13的最大倾斜角度θ以及凸部15的旋转轴方向长度y，满足l×cosθ+T×sinθ＜L+y的关系。因此，能够避免邻接的第一铁心组11a分别包括的永磁铁13彼此的物理接触。如上述那样，凸部15应较小，通过在满足上述关系的基础上较小地形成凸部15，能够抑制在永磁铁13的表面产生涡流，防止永磁铁13的破裂等损伤。

图5是对由本发明的实施方式1所涉及的电动机1的转子10的结构获得的效果进行说明的图。在图5中，(a)表示不分割铁心和磁铁而构成的以往的转子的扭矩和永磁铁的表面涡流损失。另外，(b)表示不具有实施方式1的转子10那样的贯通孔14b而分割为两部分来构成的以往的转子的扭矩和永磁铁的表面涡流损失。而且，(c)表示实施方式1所涉及的转子10的扭矩和永磁铁的表面涡流损失。如图5所示，实施方式1的转子能够维持与以往的转子相同的扭矩，并且能够抑制永磁铁的表面涡流损失。

实施方式2

图6是表示本发明的实施方式2所涉及的电动机1的转子10的结构的图。在图6中，对于标注了与图1等图相同的附图标记的部件等，与在实施方式1中说明的情况相同。在实施方式2的转子10中，设置有插入了永磁铁13的磁铁插入孔14a的第一铁心组11a配置于一端面侧。而且，在另一端面侧配置第二铁心组11b，上述第二铁心组11b设置有通过在实施方式1中说明的凸部15来阻止永磁铁13通过的贯通孔14b。而且，在两端面配置端板16并一体化。这里，实施方式2的电动机1在制冷循环装置中搭载于压缩制冷剂并排出的压缩机内。

图7是对搭载了本发明的实施方式2所涉及的电动机1的压缩机110的结构进行说明的图。在压缩机110中，成为外壳的壳体111是在内部容纳电动机1、压缩机构部113等的封闭容器。吸入管112设置于壳体111。吸入管112是将从吸入消声器116吸入的压缩对象制冷剂向壳体111内引导的管。压缩机构部113具有组合固定涡旋件和摆动涡旋件而形成的压缩室。摆动涡旋件与通过搭载于压缩机110内的电动机1而旋转的主轴114连结，与主轴114的旋转一起旋转，由此接受动力供给，将流入至压缩室的制冷剂压缩并向外部输送。排出管115是将压缩后的制冷剂排出的管。而且，驱动器117与压缩机110内的电动机1电连接，向电动机1进行电力供给来控制压缩机110的驱动。

这里，对实施方式2的电动机1的转子10的永磁铁13进行说明。在磁铁中，一般来说，磁力强的磁铁，价格便宜。因此，考虑将磁力强的磁铁用于永磁铁13来谋求成本降低。为了即使将磁力强的磁铁用于永磁铁13也维持与以往同等程度的磁场产生等，而减少插入于磁铁插入孔14a的永磁铁13的体积。此时，若考虑转子10的芯模的挪用，则一般采用通过缩短永磁铁13的旋转轴方向上的尺寸来减小永磁铁13的体积的方法。

然而，若根据永磁铁13的旋转轴方向的尺寸的减小来减小定子20和转子10的旋转轴方向的尺寸，则电动机1的控制常量即绕组22的电阻和电感发生变化。因此，变得无法挪用基于以往的转子的旋转轴方向的尺寸进行驱动设计的驱动器。

另一方面，在不变更转子10的旋转轴方向的尺寸而仅减小永磁铁13的旋转轴方向尺寸的情况下，由永磁铁13的磁中心与定子20的中心的偏移产生的磁推力的最大值增加，而最小值减少。因此，例如，在作为压缩机用的电动机使用的情况下，若磁推力增加，则压缩机构部件的摩擦力增加。另外，若磁推力降低，则压缩机机构部件的相对于旋转轴方向的振动变大。

为此，在实施方式2的电动机1中，通过变更第一铁心组11a、永磁铁13以及第二铁心组11b的长度，来调节由永磁铁13的磁中心与定子20的中心的偏移产生的磁推力。更具体而言，根据通过磁力的增加而缩短的永磁铁13的旋转轴方向的尺寸，来规定具有供永磁铁13插入的磁铁插入孔14a的第一铁心组11a的旋转轴方向的尺寸。而且，以使得第一铁心组11a和第二铁心组11b的旋转轴方向的尺寸成为以往的转子的铁心的旋转轴方向的尺寸的方式，规定具有不插入永磁铁13的贯通孔14b的第二铁心组11b的旋转轴方向的尺寸。因此，转子10的铁心11的旋转轴方向的长度整体与以往的转子相同。因此，在压缩机中，能够挪用以往的驱动器。

如以上那样，根据实施方式2的电动机1的转子10，根据永磁铁13的旋转轴方向的长度，调整并规定第一铁心组11a和第二铁心组11b的旋转轴方向的长度。因此，能够使铁心11的旋转轴方向的尺寸与以往的转子相同。因此，能够挪用以往的压缩机所使用的驱动器。而且，由于能够将磁力强的磁铁用于永磁铁13，因此能够谋求转子10和电动机1的成本降低。

实施方式3

图8是表示本发明的实施方式3所涉及的制冷循环装置的结构例的图。这里，图8作为制冷循环装置示出了空调装置。图8的空调装置构成通过气体制冷剂配管300、液体制冷剂配管400对室外单元100与室内单元200进行配管连接而使制冷剂循环的制冷剂回路。室外单元100具有压缩机110、四通阀120、室外热交换器130、膨胀阀140以及室外送风机150。另外，室内单元200具有室内热交换器210和室内送风机220。

压缩机110搭载有实施方式1和实施方式2中说明的电动机1。压缩机110将吸入的制冷剂压缩并排出。这里，将压缩机110设为例如能够通过实施方式2中说明的驱动器117等来使驱动频率任意地变化的压缩机。

四通阀120是根据制冷运转时和制热运转时来切换制冷剂的流动的阀。室外热交换器130进行制冷剂与室外空气的热交换。例如，在制热运转时作为蒸发器发挥功能，使制冷剂蒸发而气化。另外，在制冷运转时作为冷凝器发挥功能，使制冷剂冷凝而液化。而且，室外送风机150向室外热交换器130输送室外空气。

作为减压装置的节流装置(流量控制单元)等膨胀阀140将制冷剂减压而使其膨胀。例如在由电子式膨胀阀等构成的情况下，基于控制单元(未图示)等的指示进行开度调整。室内热交换器210例如进行成为空气调节对象的空气与制冷剂的热交换。在制热运转时作为冷凝器发挥功能，使制冷剂冷凝而使其液化。另外，在制冷运转时作为蒸发器发挥功能，使制冷剂蒸发而使其气化。而且，室内送风机220向室内热交换器210输送作为空气调节对象的空气。

如以上那样，根据实施方式3的制冷循环装置，作为设备具备具有实施方式1和实施方式2中说明的电动机1的压缩机110，因此作为装置整体能够进行高效的运转。特别是如在实施方式2中说明的那样，通过调整第一铁心组11a和第二铁心组11b的旋转轴方向的长度，能够设为与以往的转子的铁心的旋转轴方向的长度相同。因此，能够谋求压缩机110的驱动器117的挪用和压缩机110的成本降低。

附图标记说明

1…电动机；10…转子；11…铁心；11a…第一铁心组；11b…第二铁心组；12…轴；13…永磁铁；14a…磁铁插入孔；14b…贯通孔；15…凸部；16…端板；20…定子；21…齿部；22…绕组；100…室外单元；110…压缩机；111…壳体；112…吸入管；113…压缩机构部；114…主轴；115…排出管；116…吸入消声器；117…驱动器；120…四通阀；130…室外热交换器；140…膨胀阀；150…室外送风机；200…室内单元；210…室内热交换器；220…室内送风机；300…气体制冷剂配管；400…液体制冷剂配管。

Claims (6)

1.一种电动机，具备定子和转子，其中，

所述转子具有：

轴，成为旋转轴；

铁心，具有第一铁心组和第二铁心组并固定于所述轴，所述第一铁心组具有供产生磁通的永磁铁插入的磁铁插入孔，所述第二铁心组具有与所述磁铁插入孔连通并形成为阻止所述永磁铁通过的形状的贯通孔；以及

端板，分别覆盖所述铁心的两端面。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述第二铁心组具有在所述轴的径向上朝向所述贯通孔的空间侧突出的多个凸部，

多个所述凸部分别设置在所述贯通孔的在所述轴的所述径向上不对置的位置。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，

所述第二铁心组具有在所述轴的径向上朝向所述贯通孔的空间侧突出的凸部，

在将所述磁铁插入孔的旋转轴方向长度设为L、将所述永磁铁的所述旋转轴方向长度设为l、将所述永磁铁的厚度设为T、将所述凸部的所述旋转轴方向长度设为y并将所述磁铁插入孔内的所述永磁铁的最大倾斜角度设为θ时，所述凸部具有l×cosθ+T×sinθ＜L+y的关系。

4.根据权利要求2或3所述的电动机，其中，

所述贯通孔的在设置有所述凸部的部分处的在所述轴的所述径向上的距离，比所述定子与所述转子之间的距离长。

5.一种压缩机，其中，

所述压缩机具备：

封闭容器，成为外壳；

压缩机构部，设置于所述封闭容器内，将制冷剂压缩并向外部排出；以及

权利要求1～4中任一项所述的电动机，向所述压缩机构部进行动力供给。

6.一种制冷循环装置，其中，

具有对权利要求5所述的压缩机、冷凝器、减压装置以及蒸发器进行配管连接而成并进行制冷剂的循环的制冷剂回路。

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