CN113195893B - 电动压缩机用马达、包括其的电动压缩机及电动压缩机马达的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种电动压缩机用马达，具有将内芯部的极齿之间连接的桥部，且尽可能地减小齿槽转矩和转矩波动。定子(21)由内芯部(26)和外芯部(28)构成，在所述内芯部(26)中，相邻的极齿(27)的前端连续并卷绕有绕组(23)，所述外芯部(28)与内芯部的外侧结合而形成磁路。内芯部具有桥部(29)，所述桥部(29)将相邻的极齿的前端之间连接，桥部的外周形状由圆弧(A1)构成。转子(24)包括间隙放大部(24A)，所述间隙放大部(24A)与定子的内周面之间的间隙随着从磁极的中心向磁极之间而变大。

Description

电动压缩机用马达、包括其的电动压缩机及电动压缩机马达的制造方法

技术领域

本发明涉及例如收纳于容器内并对压缩构件进行驱动的电动压缩机用马达、包括该电动压缩机用马达的电动压缩机和电动压缩机用马达的制造方法。

背景技术

以往，制冷循环中使用的制冷剂压缩用的电动压缩机构成为将涡旋式等的压缩构件和对上述压缩构件进行驱动的马达收纳于容器内。此外，以往，为了增大绕组的占空系数，还开发出一种结构，由外芯部(轭铁构件)和压入到该轭铁构件的内芯部(极齿部件)构成定子的芯部(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016-116391号公报

专利文献2：日本专利特开平8-98440号公报

专利文献3：日本专利特开2006-238667号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在这种情况下，内芯部的相邻的极齿之间通过桥部相连，上述桥部的外周形状设为有角的层差形状。然而，在桥部为上述形状的情况下，径向的宽度尺寸的变化变大，因此，存在齿槽转矩增大，转矩波动也增大的问题。

另一方面，虽然目的不同，但开发出一种将桥部的外周形状设为圆形的结构(例如，参照专利文献2)。此外，为了减小齿槽转矩，还开发出一种转子，通过圆弧构成转子的各磁极的外周形状，且使上述圆弧的中心从转子的中心偏置(例如，参照专利文献1)。

本发明是为了解决以往的技术问题而完成的，其目的在于提供一种具有将内芯部的极齿之间连接的桥部，且尽可能降低了齿槽转矩和转矩波动的电动压缩机用马达、包括该电动压缩机用马达的电动压缩机及电动压缩机马达的制造方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的电动压缩机用马达由定子和永磁体内置型的转子构成，其中，所述转子在所述定子的内侧旋转，其特征是，定子由内芯部和外芯部构成，所述内芯部的相邻的极齿的前端连续，并卷绕有绕组，所述外芯部与所述内芯部的外侧结合而形成磁路，内芯部具有桥部，所述桥部将相邻的极齿的前端之间连接，所述桥部的外周形状由圆弧构成，转子具有包括间隙放大部的外周形状，所述间隙放大部与定子的内周面之间的间隙随着从磁极的中心向磁极之间而变大。

技术方案2的发明的电动压缩机用马达在上述发明的基础上，其特征是，桥部的外周形状由中央的直线和在所述直线的两侧连续的圆弧构成。

技术方案3的发明的电动压缩机的特征是，将上述各发明的电动压缩机用马达和通过所述电动压缩机用马达而被驱动的压缩构件收纳于容器内而成。

技术方案4的发明是在制造技术方案1或技术方案2的发明的电动压缩机用马达时，将转子的间隙放大部的圆弧的半径设为R2、将从转子的中心至间隙放大部的圆弧的中心的偏置量设为R1、并将内芯部的桥部的外周形状的圆弧的半径设为R4的情况下，将偏置量R1设定于齿槽转矩不增加且转矩波动减小的区域，将半径R2设定于抑制平均转矩的减小、齿槽转矩不增加且转矩波动减小的区域，将半径R4设定于转矩波动不增加且齿槽转矩减小的区域。

发明效果

根据本发明，在由定子和在所述定子的内侧旋转的永磁体内置型的转子构成的电动压缩机用马达中，由内芯部和外芯部构成定子，所述内芯部的相邻的极齿的前端连续，并卷绕有绕组，所述外芯部与所述内芯部的外侧结合而形成磁路，因此，能增大绕组的密度，从而实现性能的提高。此外，极齿的前端连续，其刚性得到提高，因此，使由伴随着转子的旋转产生的反作用力所导致的变形量也减小，且使振动的发生也得以抑制。

特别地，在本发明中，在内芯部设置将相邻的极齿的前端之间连接的桥部，并由圆弧构成所述桥部的外周形状，因此，桥部的径向的宽度尺寸不会发生急剧变化，从而能抑制齿槽转矩和转矩波动。此外，使转子具有包括间隙放大部的外周形状，所述间隙放大部与定子的内周面之间的间隙随着从磁极的中心向磁极之间而变大，因此，能使感应电压接近于正弦波，能在抑制输出转矩的下降的同时实现齿槽转矩和转矩波动的减小。

在这种情况下，桥部的外周形状也可以整体呈圆弧状，但若如技术方案2的发明那样由中央的直线和在该直线的两侧连续的圆弧构成桥部的外周形状，则能根据条件进一步实现齿槽转矩和转矩波动的减小。

此外，通过如技术方案3的发明那样将上述各发明的电动压缩机用马达和压缩构件收纳于容器内而构成电动压缩机，能实现小型且振动也少的高性能的电动压缩机。

此外，在制造技术方案1或技术方案2的电动压缩机用马达时，如技术方案4的发明那样在将转子的间隙放大部的圆弧的半径设为R2、将从转子的中心至间隙放大部的圆弧的中心的偏置量设为R1、并将内芯部的桥部的外周形状的圆弧的半径设为R4的情况下，通过将偏置量R1设定于齿槽转矩不增加且转矩波动减小的区域，将半径R2设定于抑制平均转矩的减小、齿槽转矩不增加且转矩波动减小的区域，将半径R4设定于转矩波动不增加且齿槽转矩减小的区域，从而能有效地抑制输出转矩的下降，实现齿槽转矩和转矩波动的减小。

附图说明

图1是应用本发明的一实施方式的电动压缩机的纵剖侧视图。

图2是构成图1的电动压缩机的马达(电动压缩机用马达)的定子的分解立体图。

图3是图2的马达的主要部分放大俯视剖视图。

图4是表示图3中的偏置量R1与输出转矩、转矩波动和齿槽转矩之间的关系的图。

图5是表示图3中的半径R2与输出转矩、转矩波动和齿槽转矩之间的关系的图。

图6是表示图3中的半径R4与输出转矩、转矩波动和齿槽转矩之间的关系的图。

图7是对本发明与以往的结构的电动压缩机用马达的齿槽转矩进行比较的图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。实施例的电动压缩机1是将涡旋压缩构件3和本发明的马达(电动压缩机用马达)4收纳于容器2内的涡旋压缩机。涡旋压缩构件3由定涡盘6和动涡盘7构成，其中，上述定涡盘6固定于容器2，上述动涡盘7通过马达4的转轴8相对于定涡盘6不旋转而是进行公转运动，涡旋压缩部件3配置成使形成于定涡盘6的涡卷状的环绕件11与形成于动涡盘7的涡卷状的环绕件12啮合。

在容器2内从未图示的制冷剂导入通路导入制冷剂，并从外侧被吸入到构成于两个环绕件11、12之间的压缩室。上述压缩室因动涡盘7的公转运动而朝向中心变窄，因此，被吸入的制冷剂被压缩，并从中心部经由排出室14、未图示的制冷剂排出通路排出。此外，容器2内变为低压，因此，变为制冷剂还经过马达4的周围，马达4被该制冷剂冷却的形态。

接着，对本发明的马达4进行说明。实施例的马达4是永磁体同步马达，由定子21和磁铁内置型的转子24(将多块电磁钢板层叠而成)构成，其中，上述定子21由芯部22和绕组23构成，上述磁铁内置型的转子24固定于转轴8并在定子21的内侧旋转。

定子21的芯部22是由具有多个(对应于极数的数量。在实施例中为十二个)极齿27的内芯部26(内侧芯部)与外芯部28(外侧芯部)分离而成的一分为二结构，极齿部件26的相邻的极齿27、27的各前端部27A、27A采用通过桥部29相互连续的结构。由此，内芯部26的各极齿27之间的切槽31形成朝向外侧开放，中心方向封闭的形状。

上述内芯部26和外芯部28是将多块电磁钢板层叠并结合而构成的。此外，在外芯部28的内侧形成有与内芯部26的极齿27相同数量的嵌合凹部32。另一方面，绕组23预先卷绕在由绝缘体构成的绕线管33上，在上述绝缘件33形成有供内芯部26的极齿27插入的安装孔34。

此外，在组装定子21时，首先，通过将电磁钢板层叠并结合，来构成内芯部26和外芯部28。此外，将绕组23卷绕在绕线管33上，并准备十二个。接着，在将内芯部26的极齿27插入到卷绕有绕组23的各绕线管33的安装孔34内的形态下，将绕线管33从外侧安装到所有的极齿27上(共计安装十二个)。

这样，绕组23被卷绕安装到内芯部26上。接着，将卷绕有绕组23的内芯部26嵌入到外芯部28内。此时，通过内芯部26的各极齿27的外端部嵌接到外芯部28的各嵌合凹部32内，以使内芯部26与外芯部28一体化(图3)。另外，各绕线管33的绕组23以构成规定的电路的方式配线。

这样，定子21中，极齿27的前端部27A连续，并将绕组23从外侧安装到朝外侧开放的切槽31中，因此，与将喷嘴从极齿前端部的间隙插入并对绕组进行串绕的马达相比，能增大绕组的密度，并能实现性能的提高。

此外，各极齿27的前端部27A通过桥部29连续，以使内芯部26的刚性得以提高，因此，具有使由随着转子24的旋转产生的反作用力所导致的定子21的芯部22的变形量也减小，并使振动的发生也得以抑制这样的优点。

此外，在本发明中，由中央的直线L1和在该直线L1的两侧平滑地连续的圆弧A1构成定子21的内芯部26的桥部29的外周形状。另外，上述桥部29的外周形状也可以整体呈圆弧的形状，但通过设为上述那样的形状，桥部29的径向上的宽度尺寸不会急剧地变化，从而能抑制齿槽转矩和转矩波动。

另一方面，转子24由转子芯部37和永磁体38构成，上述转子芯部37由具有对永磁体进行收纳的孔部36的多块电磁钢板层叠而构成，上述永磁体38被收纳并保持于各孔部36。此外，转子24与定子21的极齿27的内周面隔着间隙旋转。另外，实施例的转子24的极对数是8，并内置有与该数量对应的永磁体38。

此外，在本发明中，转子24设为包括间隙放大部24A的外周形状，上述间隙放大部24A与定子21的极齿27的内表面之间的间隙随着从磁极的中心向磁极之间而变大。由此，能使感应电压接近于正弦波，能在抑制输出转矩的下降的同时实现齿槽转矩和转矩波动的减小。

接着，参照图3至图7对转子24的间隙放大部24A和定子21的桥部29的形状的设定方法进行说明。在将马达4的极数设为N时，将图3中的角度θ1＝2π/N[rad]。在图3中，将在以呈直角贯穿一个磁体38的中央部的直线B为角度的基准朝图3的右边旋转了角度θ2/2后的位置处从转子24的中心O0引出的线设为A。与上述线A相交的转子24的外径部设置凹陷的间隙放大部24A。

在这种情况下，将从线A朝图3的左侧旋转了θ1＝π/2[rad]从中心O0引出的线D与以中心O0为基准偏置了偏置量R1的圆相交的点设为O1。从上述点O1开始以半径R2描绘的圆弧，上述圆弧与线A的交点设为P1。接着，将从中心O0开始以半径R3描绘的圆弧与从点O1开始以半径R2描绘的圆弧的交点设为P2。此时，通过关于线A对从P1到P2的圆弧进行镜面复制，能在线A与转子24的外径相交的周边形成凹陷。通过每隔角度θ1绕中心O0将上述圆弧复制与极数为N个相当的量，从而能在转子24的外周形成N个凹陷。

即，各凹陷由两个间隙放大部24A构成，半径R2为间隙放大部24A的圆弧的半径。此外，在将桥部29的外周形状的圆弧A1的半径设为R4的情况下(图3)，在构成具有由从中心O0开始的圆弧(半径R3)和从点O1开始的圆弧(半径R2)形成的形状的转子24和具有极齿27的桥部29的圆弧A1的半径R4的定子21的形状的参数中，对齿槽转矩、转矩波动(转矩脉动)和平均转矩产生较大影响的参数是偏置量R1、半径R2和半径R4。

接着，将使偏置量R1、半径R2和半径R4变化时的齿槽转矩、转矩波动和平均转矩的变化示出在图4至图6中。在各图中，菱形表示平均转矩，正方形表示转矩波动，三角形表示齿槽转矩。

首先，在图4中，若使偏置量R1增大，则平均转矩大致不变，转矩波动减小，齿槽转矩从图4中的E点开始急剧地增大。因而，为了在不增加转矩波动的情况下减小齿槽转矩，偏置量R1设定于图4中的E点附近的区域。

接着，在图5中，若使半径R2增大，则平均转矩略微减小，转矩波动减小，齿槽转矩增加且大致持平。因此，为了在抑制平均转矩的减小的同时使转矩波动和齿槽转矩减小，将半径R2设定于转矩波动与齿槽转矩交叉的图5中的F点附近的区域。

接着，在图6中，若使半径R4增大，则平均转矩大致不变，转矩波动从某个时刻开始增大，齿槽转矩减小并大致持平。因而，为了在保持转矩波动小的情况下使齿槽转矩减小，将半径R4设定于齿槽转矩开始减小并转为持平的图6中G点附近的区域。

通过以上述方式设定间隙放大部24A的圆弧的半径R2、偏置量R1和桥部29的外周形状的圆弧A1的半径R4，能在抑制输出转矩的下降的同时实现齿槽转矩和转矩波动的减小。图7的“X1”表示一般马达的齿槽转矩，“X2”表示专利文献1的马达的齿槽转矩，“X3”表示本发明的马达4的齿槽转矩。从该图可知，本发明的马达4的齿槽转矩为专利文献1的马达的情况下的一半，与以往的马达的情况相比，能减小至十分之一左右。

另外，在实施例中，将本发明用于涡旋电动压缩机中，但并不局限于此，本发明的马达4适用于旋转式电动压缩机等各种电动压缩机。

(符号说明)

1 电动压缩机

2 容器

3 涡旋压缩构件

4 马达

8 转轴

21 定子

22 芯部

23 绕组

24 转子

24A 间隙放大部

26 内芯部；

27 极齿

27A 前端部

28 外芯部

29 桥部

31 切槽

38 永磁体

A1 圆弧。

Claims (2)

1.一种电动压缩机用马达，由定子和永磁体内置型的转子构成，其中，所述转子在所述定子的内侧旋转，

其特征在于，

所述定子由内芯部和外芯部构成，其中，

所述内芯部的相邻的极齿的前端连续，并卷绕有绕组，

所述外芯部与所述内芯部的外侧结合而形成磁路，

所述内芯部具有桥部，所述桥部将相邻的所述极齿的前端之间连接，

所述转子的外周形状由以所述转子的中心为中心且半径R3的圆弧和以相对于所述转子的中心偏置了偏置量R1的点为中心且半径R2的圆弧即间隙放大部的圆弧构成，所述间隙放大部与所述定子的内周面之间的间隙随着从磁极的中心向磁极之间而变大，

所述桥部的外周形状由中央的直线和在所述直线的两侧连续且半径R4的圆弧构成，

所述偏置量R1设定为齿槽转矩不增加且转矩波动减小的值，

所述半径R2设定为齿槽转矩不增加且转矩波动减小的值，

所述半径R4设定为转矩波动不增加且齿槽转矩减小的值。

2.一种电动压缩机，其特征在于，

将权利要求1所述的电动压缩机用马达和通过所述电动压缩机用马达而被驱动的压缩构件收纳于容器内而成。

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