CN113424401A - 电动机、压缩机及空调装置 - Google Patents

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Abstract

电动机具有：以轴线为中心的环状的定子铁芯；线圈，其卷绕于定子铁芯；转子铁芯，其在以轴线为中心的径向上配置于定子铁芯的内侧，且具有在轴线的方向上层叠多个层叠钢板而成的层叠体和形成于层叠体的磁铁插入孔，所述转子铁芯的轴线的方向的长度比定子铁芯的轴线的方向的长度长；以及永久磁铁，其插入到磁铁插入孔中。转子铁芯在轴线的方向上具有在磁铁插入孔中插入有永久磁铁的第一区域和在磁铁插入孔中未插入永久磁铁的第二区域。转子铁芯的第二区域的至少1张层叠钢板中的空隙面积比转子铁芯的第一区域的各层叠钢板中的空隙面积小。

Description

电动机、压缩机及空调装置
技术领域
本发明涉及电动机、压缩机及空调装置。
背景技术
在压缩机中，已知由于制冷剂的吸入及压缩的反复，使电动机的负载发生脉动。特别是，当电动机逐渐小型化时，转子的惯量变小，因此转子的旋转不稳定，有可能产生振动和噪音。
因此，提出了使转子铁芯的轴向长度比定子铁芯的轴向长度长的电动机(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-274591号公报(参照图1)
发明内容
发明要解决的课题
然而，为了使电动机小型化，期望进一步增大转子的惯量，使转子的旋转稳定。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于增大转子的惯量，使电动机的旋转稳定。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式的电动机具有：以轴线为中心的环状的定子铁芯；线圈，其卷绕于定子铁芯；转子铁芯，其在以轴线为中心的径向上配置于定子铁芯的内侧，且具有在轴线的方向上层叠多个层叠钢板而成的层叠体和形成于层叠体的磁铁插入孔，所述转子铁芯的轴线的方向的长度比定子铁芯的轴线的方向的长度长；以及永久磁铁，其插入到磁铁插入孔中。转子铁芯在轴线的方向上具有在磁铁插入孔中插入有永久磁铁的第一区域和在磁铁插入孔中未插入永久磁铁的第二区域。转子铁芯的第二区域的至少1张层叠钢板中的空隙面积比转子铁芯的第一区域的各层叠钢板中的空隙面积小。
发明效果
根据本发明，转子铁芯的第二区域的至少1张层叠钢板中的空隙面积比转子铁芯的第一区域的各层叠钢板中的空隙面积小，因此，能够增加转子铁芯的第二区域中的重量，增大转子铁芯的惯量。由此，能够使电动机的旋转稳定。
附图说明
图1是表示实施方式1的电动机的纵剖视图。
图2是表示实施方式1的电动机的横剖视图。
图3是表示实施方式1的转子铁芯的第一区域的层叠钢板的图。
图4是表示实施方式1的转子铁芯的第二区域的层叠钢板的图。
图5(A)和图5(B)是表示实施方式1的转子铁芯的第二区域的层叠钢板的其他结构例的图。
图6是表示实施方式1的变形例的转子铁芯的第二区域的层叠钢板的图。
图7是表示实施方式2的电动机的纵剖视图。
图8是表示实施方式3的转子铁芯的第二区域的层叠钢板的图。
图9是表示实施方式3的变形例的转子铁芯的第二区域的层叠钢板的图。
图10是表示实施方式4的转子铁芯的第二区域的层叠钢板的图。
图11是表示实施方式5的转子铁芯的第二区域的层叠钢板的图。
图12是表示各实施方式的变形例的电动机的纵剖视图。
图13是表示用于各实施方式的电动机的控制系统的框图。
图14是表示能够应用各实施方式的电动机的压缩机的纵剖视图。
图15是表示能够应用各实施方式的电动机的空调装置的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不由本实施方式限定。
实施方式1
＜电动机的结构＞
图1是表示实施方式1的电动机100的纵剖视图。图1所示的电动机100是被称为内转子型的电动机，具有：具有作为旋转轴的轴21的转子1；以及以包围转子1的方式设置的定子5。在转子1与定子5之间形成有例如0.3～1.0mm的气隙。
以下，将作为轴21的旋转中心的轴线C1的方向设为“轴向”。另外，将以轴线C1为中心的径向设为“径向”。将以轴线C1为中心的周向设为“周向”，在图2等中用箭头S表示。将与轴线C1平行的面的剖视图设为纵剖视图，将与轴线C1正交的面的剖视图设为横剖视图。
图2是表示实施方式1的电动机100的横剖视图。此外，该图2是通过后述的第一区域A1的面的横剖视图。如图2所示，转子1具有以轴线C1为中心的圆筒状的转子铁芯10和安装于转子铁芯10的永久磁铁20。转子铁芯10是将多个层叠钢板在轴向上层叠并通过例如铆接一体地固定而成的层叠体。
层叠钢板例如是电磁钢板。层叠钢板的板厚为0.1～0.7mm，在此为0.35mm。在转子铁芯10的径向的中心形成有中心孔14，上述的轴21通过热装、压入或粘接等而被固定。转子铁芯10具有环状的外周18。
沿着转子铁芯10的外周18形成有供永久磁铁20插入的多个磁铁插入孔11。1个磁铁插入孔11相当于1个磁极，相邻的磁铁插入孔11之间成为极间。磁铁插入孔11的数量在此为6。换言之，极数为6。但是，极数并不限定于6，只要为2以上即可。磁铁插入孔11在与轴向正交的面内形成为向径向内侧凸起的V字形。
在各磁铁插入孔11中插入有2个永久磁铁20。永久磁铁20为平板状，在转子铁芯10的周向上具有宽度，在径向上具有厚度。永久磁铁20例如由以钕(Nd)、铁(Fe)及硼(B)为主成分的稀土类磁铁构成。
各永久磁铁20在厚度方向上被磁化。插入到相同的磁铁插入孔11中的2个永久磁铁20在径向外侧具有彼此相同的磁极。插入到相邻的磁铁插入孔11中的永久磁铁20在径向外侧具有彼此相反的磁极。此外，各磁铁插入孔11的形状例如也可以是直线状，插入到各磁铁插入孔11中的永久磁铁20的数量也可以是1个或3个以上。
在转子铁芯10中，在磁铁插入孔11的周向两端部形成有作为开口部的磁通屏障12。在磁通屏障12与转子铁芯10的外周18之间形成薄壁部。薄壁部具有能够抑制在相邻的磁极间流动的短路磁通的程度的薄度。薄壁部的宽度与层叠钢板的板厚相等，在此为0.35mm。
在转子铁芯10中，在比磁铁插入孔11靠径向内侧的位置形成有孔部15。孔部15用作使制冷剂通过的通风孔或供夹具贯穿的孔。在此，6个孔部15形成在与极间对应的周向位置，但孔部15的数量和配置是任意的。
如图1所示，在转子铁芯10的轴向两端固定有例如由黄铜构成的平衡配重22、23。平衡配重22、23是为了提高转子1的旋转平衡且增大转子1的惯量而设置的。
定子5具有定子铁芯50和卷绕于定子铁芯50的线圈6。定子铁芯50是将多个层叠钢板在轴向上层叠并通过例如铆接一体地固定而成的。层叠钢板例如是电磁钢板。层叠钢板的板厚为0.1～0.5mm，在此为0.35mm。
定子铁芯50具有以轴线C1为中心的环状的轭部51和从轭部51向径向内侧延伸的多个齿52。齿52在周向上以一定间隔配置。齿52的数量在此为9。但是，齿52的数量并不限定于9，只要为2以上即可。在周向上相邻的齿52之间形成收纳线圈6的空间即槽53。槽53的数量与齿52的数量相同，为9个。即，电动机100的极数与槽数之比为2：3。
在轭部51形成有铆接部56，在齿52形成有铆接部57。铆接部56、57是将定子铁芯50的层叠钢板一体地固定的部分。但是，铆接部的位置并不限定于这些位置。
在此，定子铁芯50具有按每个齿52在周向上连结多个分割铁芯5A而成的结构。各分割铁芯5A通过设置于轭部51的外周侧的端部的连结部54而相互连结。在该结构中，能够在将定子铁芯50展开成带状的状态下将线圈6卷绕于齿52。但是，定子铁芯50并不限定于将分割铁芯5A连结而成的结构。
线圈6是将磁导线以集中卷绕的方式卷绕于各齿52而成的。磁导线的线径例如为1.0mm。线圈6向1个齿52卷绕的匝数例如为80匝。线圈6的匝数及线径根据电动机100的转速或转矩等要求规格、供给电压、或者槽53的截面积来决定。线圈6具有U相、V相以及W相这三相的绕组部，通过Y形接线而接合。
在定子铁芯50与线圈6之间设置有例如由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等树脂构成的绝缘部55(图1)。绝缘部55通过将树脂的成形体安装于定子铁芯50、或者利用树脂将定子铁芯50一体成形而形成。
在定子铁芯50的轴向端面，绝缘部55在线圈6的径向内侧以及径向外侧具有壁部55a、55b(图1)，从径向两侧引导线圈6。另外，虽然在图2中省略，但在槽53的内表面设置有由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂构成的厚度为0.1～0.2mm的绝缘膜。
如图1所示，转子铁芯10的轴向的长度比定子铁芯50长。换言之，构成转子铁芯10的层叠钢板的层叠高度比构成定子铁芯50的层叠钢板的层叠高度高。
另外，转子铁芯10从定子铁芯50向轴向两侧突出。换言之，转子铁芯10的轴向的两端面10a、10b相对于定子铁芯50的轴向的两端面50a、50b位于轴向两侧。
转子铁芯10的磁铁插入孔11从转子铁芯10的第一端面10a形成到第二端面10b为止。
另一方面，永久磁铁20的轴向长度比磁铁插入孔11的轴向长度短。换言之，永久磁铁20的轴向的两端面20a、20b位于比转子铁芯10的两端面10a、10b靠轴向的内侧的位置。因此，在磁铁插入孔11的轴向的两端存在未插入永久磁铁20的部分。
即，转子铁芯10具有在磁铁插入孔11中插入有永久磁铁20的第一区域A1和在磁铁插入孔11中未插入永久磁铁20的第二区域A2。第一区域A1也称为磁铁插入区域。第二区域A2也称为磁铁非插入区域。
在本实施方式1中，转子铁芯10的第一区域A1的层叠钢板和第二区域A2的层叠钢板具有如下不同的形状。
图3是表示转子铁芯10的第一区域A1的层叠钢板101的图。在层叠钢板101的径向中心形成有内径R1的中心孔14，沿着层叠钢板101的外周18形成有多个磁铁插入孔11。如上所述，磁铁插入孔11形成为向径向内侧凸起的V字形。
在磁铁插入孔11的周向中心形成有位于2个永久磁铁20之间的突起即定位部16。在磁铁插入孔11的周向端部形成有在与定位部16之间对永久磁铁20进行定位的定位部17。磁铁插入孔11的数量和配置如参照图2说明的那样。
在层叠钢板101的比磁铁插入孔11靠径向内侧的位置形成有内径r1的孔部15。孔部15的数量和配置如参照图2说明的那样。
并且，在层叠钢板101的磁铁插入孔11与外周18之间形成有至少1个狭缝13。狭缝13是为了减少因来自定子5的旋转磁场引起的铁损的增加以及由磁吸引力导致的振动和噪音而形成的。在此，多个狭缝13相对于极中心即磁铁插入孔11的周向中心对称地配置。
更具体而言，狭缝13包括位于极中心的狭缝13a、位于其周向两侧的2个狭缝13b、以及位于其周向两侧的2个狭缝13c。但是，狭缝13的数量和配置是任意的。
将形成于层叠钢板101的中心孔14、磁铁插入孔11、孔部15以及狭缝13的面积的合计称为层叠钢板101的空隙面积。
图4是表示转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板102的图。在层叠钢板102的径向中心形成有内径R1的中心孔14，沿着层叠钢板102的外周18形成有多个磁铁插入孔11。磁铁插入孔11的形状、数量以及配置如参照图2说明的那样。在层叠钢板102的比磁铁插入孔11靠径向内侧的位置形成有内径r1的孔部15。孔部15的数量和配置如参照图2说明的那样。
但是，在层叠钢板102的磁铁插入孔11与外周18之间未设置图3所示的狭缝13。
将形成于层叠钢板102的中心孔14、磁铁插入孔11以及孔部15的面积的合计称为层叠钢板102的空隙面积。
层叠钢板102的空隙面积比层叠钢板101的空隙面积小了与狭缝13的面积相应的量。因此，层叠钢板102中的铁所占的比例比层叠钢板101中的铁所占的比例多，结果，层叠钢板102的每1张的重量比层叠钢板101的每1张的重量重。
因此，通过由层叠钢板101和层叠钢板102构成转子铁芯10，与仅由层叠钢板101构成转子铁芯10的情况相比，能够增加整个转子铁芯10的重量。
此外，在实施方式1的转子1的制造工序中，将图1中的下侧的第二区域A2的层叠钢板、第一区域A1的层叠钢板101、以及图1中的上侧的第二区域A2的层叠钢板102依次层叠而形成转子铁芯10。之后，向转子铁芯10的第一区域A1的磁铁插入孔11插入永久磁铁20。
＜作用＞
对本实施方式1的作用进行说明。在使用电动机100的压缩机中，反复进行制冷剂的吸入及压缩，因此，电动机100的负载发生脉动。特别是，在小型的电动机100中，由于转子1的尺寸小且重量也轻，因此惯量小，有可能由于负载脉动而使转子1的旋转变得不稳定。
为了增大转子1的惯量，需要增大转子铁芯10，但为了增大转子铁芯10的外径，也需要增大包围转子铁芯10的定子铁芯50的内径。
若增大定子铁芯50的内径，则槽53的面积变小，线圈6的收纳区域变窄。因此，需要减小线圈6的导体截面积，使得铜损增加，导致电动机效率的降低。另外，若共同增大定子铁芯50的内径和外径，则压缩机大型化。
因此，考虑通过使转子铁芯10在轴向上从定子铁芯50突出即伸出来增大转子1的惯量。然而，为了使电动机100更小型化，需要进一步增大转子1的惯量。
在本实施方式1中，如上所述，转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板102的空隙面积比第一区域A1的层叠钢板101的空隙面积小。即，层叠钢板102的每1张的重量比层叠钢板101的每1张的重量重。因此，与仅由层叠钢板101构成转子铁芯10的情况相比，能够增加整个转子铁芯10的重量。
若将圆柱状的转子铁芯10的重量设为“m”，将半径设为“r”，将轴向长度设为“h”，将转子铁芯10的密度设为“ρ”，则以轴线C1为中心的圆柱的惯量I由I＝1/2×(mr2)表示。若将半径r设为恒定，则转子铁芯10的惯量与重量m成正比例。
在本实施方式1中，通过上述的结构能够增加转子铁芯10的重量，因此，能够增大惯量，使电动机100的旋转稳定。
另外，由于永久磁铁20的轴向长度比转子铁芯10的轴向长度短，因此，从永久磁铁20出来并绕到转子铁芯10的端面10a、10b的磁通减少，结果，能够使有助于驱动力的产生的磁通增加。由此，能够提高电动机效率。
另外，通过缩短永久磁铁20的轴向长度，能够减少磁铁材料的使用量，能够减少制造成本。
在转子铁芯10的第一区域A1中，由定子5的线圈6的旋转磁场导致的磁通的变化量大，由此有可能产生转子铁芯10中的铁损，或者产生由磁吸引力导致的振动和噪音。与此相对，在第二区域A2中，由于在磁铁插入孔11中未插入永久磁铁20，因此，与第一区域A1相比磁通的变化量小，不易产生上述的铁损以及振动和噪音。
因此，在本实施方式1中，在第一区域A1的层叠钢板101设置有狭缝13，在第二区域A2的层叠钢板102未设置狭缝13。由此，能够抑制铁损的产生以及振动和噪音的产生的同时，增大转子铁芯10的惯量。由此，能够针对压缩机的负载脉动而使转子铁芯10的旋转稳定。
此外，在此，对第二区域A2的层叠钢板102不具有狭缝13的结构进行了说明，但并不限定于这样的结构。
例如，如图5(A)所示，转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板102也可以具有数量比层叠钢板101的狭缝13(图3)少的狭缝13。另外，如图5(B)所示，转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板102也可以具有面积比层叠钢板101的狭缝13(图3)小的狭缝13。
即，只要第二区域A2的层叠钢板102的狭缝13的总面积比第一区域A1的层叠钢板101的狭缝13的总面积小即可。换言之，只要第二区域A2的层叠钢板102中的空隙面积比第一区域A1的层叠钢板101中的空隙面积小即可。
另外，在此，对第二区域A2的各层叠钢板102中的空隙面积比第一区域A1的各层叠钢板101中的空隙面积小的情况进行了说明。然而，只要第二区域A2的至少1张层叠钢板102中的空隙面积比第一区域A1的各层叠钢板101中的空隙面积小即可。
＜实施方式的效果＞
如以上说明的那样，在本实施方式1中，转子铁芯10的轴向长度比定子铁芯50长，转子铁芯10具有在磁铁插入孔11中插入有永久磁铁20的第一区域A1和在磁铁插入孔11中未插入永久磁铁20的第二区域A2。另外，转子铁芯10的第二区域A2的至少1张层叠钢板102中的空隙面积比第一区域A1的各层叠钢板101中的空隙面积小。因此，能够增加转子铁芯10的重量，增大惯量。由此，能够针对负载脉动而使电动机100的旋转稳定，能够减少振动和噪音。
另外，转子铁芯10的第二区域A2的至少1张层叠钢板102不具有狭缝13，或者具有比第一区域A1的各层叠钢板101的狭缝13数量少或面积小的狭缝13，因此，能够发挥抑制由狭缝13导致的铁损等的效果的同时，增大转子铁芯10的惯量，减少振动和噪音。
变形例
图6是表示实施方式1的变形例中的转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板102的图。在该变形例中，转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板102不具有磁铁插入孔11的周向两侧的磁通屏障12(图3)。
因此，变形例的第二区域A2的层叠钢板102与实施方式1的第二区域A2的层叠钢板102相比，空隙面积进一步变小，层叠钢板102的1张的重量进一步变重。因此，能够进一步增加转子铁芯10的重量，增大惯量。
磁通屏障12抑制相邻的磁极间的短路磁通，但在磁铁插入孔11中未插入永久磁铁20的第二区域A2中，不易产生短路磁通，因此，不设置磁通屏障12所带来的缺点少。
变形例的转子铁芯10除了上述的点之外，与实施方式1的转子铁芯10同样地构成。
此外，在此，对第二区域A2的层叠钢板102不具有磁通屏障12的结构进行了说明，但并不限定于这样的结构。例如，层叠钢板102也可以具有比第一区域A1的层叠钢板101的磁通屏障12(图3)数量少或面积小的磁通屏障12。
另外，第二区域A2的至少1张层叠钢板102不具有磁通屏障12，或者具有比第一区域A1的各层叠钢板101的磁通屏障12(图3)数量少或面积小的磁通屏障12即可。
在该变形例中，转子铁芯10的第二区域A2的至少1张层叠钢板102不具有磁通屏障12，或者具有比各层叠钢板101的磁通屏障12(图3)数量少或面积小的磁通屏障12。因此，能够进一步增加转子铁芯10的重量，增大惯量。即，能够提高针对负载脉动而使电动机100的旋转稳定的效果，提高减少振动和噪音的效果。
实施方式2
图7是表示实施方式2的电动机100的纵剖视图。在本实施方式2中，转子铁芯10的层叠钢板的板厚在第一区域A1和第二区域A2中不同。
如图7所示，转子铁芯10的第二区域A2中的层叠钢板的板厚T2比转子铁芯10的第一区域A1中的层叠钢板的板厚T1厚。转子铁芯10的第一区域A1和第二区域A2中的层叠钢板的形状如在实施方式1中参照图3和图4说明的那样。
层叠钢板的板厚越薄，构成相同轴向长度的层叠体的层叠钢板的数量、即层叠张数越增加。由于在层叠钢板之间产生轴向的间隙，因此，若层叠体的轴向长度相同，则层叠张数越多，间隙所占的比例越增加，层叠体的重量越降低。因此，为了增大惯量，优选层叠钢板的板厚较厚。
在转子铁芯10的第一区域A1中，由定子5的线圈6的旋转磁场导致的磁通的变化量大，为了抑制起因于此的涡流损耗，优选层叠钢板的板厚较薄。与此相对，在转子铁芯10的第二区域A2中，与第一区域A1相比磁通的变化量小，因此，即使增加层叠钢板的板厚也不易产生涡流损耗。
在本实施方式2中，使第二区域A2的层叠钢板102的板厚T2比第一区域A1的层叠钢板101的板厚T1厚，因此，能够抑制涡流损耗的增加的同时，增大转子铁芯10的惯量。
此外，在此，对第二区域A2的各层叠钢板102的板厚比第一区域A1的各层叠钢板101的板厚T1厚的情况进行了说明，但只要第二区域A2的至少1张层叠钢板102的板厚T2比第一区域A1的各层叠钢板101的板厚T1厚即可。
实施方式2的电动机100除了上述的点之外，与实施方式1的电动机100同样地构成。
如以上说明的那样，在本实施方式2中，转子铁芯10的第二区域A2的至少1张层叠钢板102的板厚T2比转子铁芯10的第一区域A1的各层叠钢板101的板厚T1厚。因此，能够抑制涡流损耗的增加的同时，增大转子铁芯10的惯量。即，能够提高针对负载脉动而使电动机100的旋转稳定的效果，提高减少振动和噪音的效果。
实施方式3
图8是表示实施方式3的转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板104的图。在本实施方式3中，转子铁芯10的孔部15(图3)的内径在第一区域A1和第二区域A2中不同。
如上所述，转子铁芯10的孔部15(图3)形成在比磁铁插入孔11靠径向内侧即中心孔14侧的位置，例如作为制冷剂的流路发挥功能。第一区域A1的层叠钢板101的孔部15(图3)具有内径r1。与此相对，图8所示的第二区域A2的层叠钢板104的孔部15B具有比内径r1小的内径r2。
在本实施方式3中，第二区域A2的层叠钢板104的孔部15B的内径r2比第一区域A1的层叠钢板101的孔部15的内径r1小。换言之，第二区域A2的层叠钢板104的孔部15B的面积比第一区域A1的层叠钢板101的孔部15的面积小。
因此，第二区域A2的层叠钢板104的每1张的重量比第一区域A1的层叠钢板101的每1张的重量重。由此，能够增大转子铁芯10的惯量。
此外，在此，对第二区域A2的层叠钢板102的孔部15B的内径比第一区域A1的层叠钢板101的孔部15的内径小的情况进行了说明。然而，第二区域A2的层叠钢板102的孔部15B的数量也可以比第一区域A1的层叠钢板101的孔部15的数量少。在该情况下，也能够增大转子铁芯10的惯量。即，第二区域A2的各层叠钢板102的孔部15B的总面积比第一区域A1的各层叠钢板101的孔部15的总面积小即可。
另外，在此，对第二区域A2的各层叠钢板102的孔部15B的总面积比第一区域A1的各层叠钢板101的孔部15的总面积小的情况进行了说明。然而，只要第二区域A2的至少1张层叠钢板102的孔部15B的总面积比第一区域A1的各层叠钢板101的孔部15的总面积小即可。
实施方式3的电动机100除了上述的点之外，与实施方式1的电动机100同样地构成。
如以上说明的那样，在实施方式3中，转子铁芯10的第二区域A2的至少1张层叠钢板104的孔部15B比第一区域A1的各层叠钢板101的孔部15面积小或者数量少。因此，能够增加转子铁芯10的重量，增大惯量。即，能够提高针对负载脉动而使电动机100的旋转稳定的效果，提高减少振动和噪音的效果。
变形例
图9是表示实施方式3的变形例中的转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板104的图。在该变形例中，第二区域A2的层叠钢板104不具有孔部15(图8)。
因此，变形例的第二区域A2的层叠钢板104与实施方式3的第二区域A2的层叠钢板104相比，空隙面积进一步变小，层叠钢板102的1张的重量进一步变重。结果，能够进一步增加转子铁芯10的重量，增大惯量。
该变形例的转子铁芯10除了上述的点之外，与实施方式3的转子铁芯10同样地构成。
此外，在此，对第二区域A2的所有层叠钢板104都不具有孔部15的结构进行了说明，但只要第二区域A2的至少1张层叠钢板104不具有孔部15即可。
在该变形例中，转子铁芯10的第二区域A2的至少1张层叠钢板104不具有孔部15，因此，能够进一步增加转子铁芯10的重量，增大惯量。即，能够提高针对负载脉动而使电动机100的旋转稳定的效果，提高减少振动和噪音的效果。
实施方式4
图10是表示实施方式4的转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板105的图。在本实施方式4中，转子铁芯10的中心孔14(图3)的内径在第一区域A1和第二区域A2中不同。
如上所述，中心孔14(图3)形成于转子铁芯10的径向中心，在中心孔14的内侧设置轴21。第一区域A1的层叠钢板101的中心孔14(图3)具有内径R1。另一方面，图10所示的第二区域A2的层叠钢板105的中心孔14C具有比内径R1小的内径R2。
在本实施方式4中，转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板105的中心孔14C的内径R2比第一区域A1的层叠钢板101的中心孔14的内径R1小。换言之，第二区域A2的层叠钢板105的中心孔14C的面积比第一区域A1的层叠钢板101的中心孔14的面积小。
因此，第二区域A2的层叠钢板105的每1张的重量比第一区域A1的层叠钢板101的每1张的重量重。由此，能够增大转子铁芯10的惯量。
在该情况下，轴21(图1)与第二区域A2的层叠钢板105的中心孔14C嵌合。在轴21与第一区域A1的层叠钢板101的中心孔14之间形成间隙。
在此，对第二区域A2的所有层叠钢板102的中心孔14C的面积都比第一区域A1的各层叠钢板101的中心孔14的面积小的情况进行了说明，但只要第二区域A2的至少1张层叠钢板102的中心孔14C的面积比第一区域A1的各层叠钢板101的中心孔14的面积小即可。
实施方式4的电动机100除了上述的点之外，与实施方式3的电动机100同样地构成。
如以上说明的那样，在实施方式4中，转子铁芯10的第二区域A2的至少1张层叠钢板104的中心孔14的面积比第一区域A1的各层叠钢板101的中心孔14的面积小。因此，能够增加转子铁芯10的重量，增大惯量。即，能够提高针对负载脉动而使电动机100的旋转稳定的效果，提高减少振动和噪音的效果。
实施方式5
图11是表示实施方式5的转子铁芯10的第二区域A2的层叠钢板106的图。在本实施方式5中，第二区域A2的层叠钢板106不具有磁铁插入孔11(图3)。
如上所述，由于在第二区域A2中在磁铁插入孔11中不插入永久磁铁20，因此，也能够是第二区域A2的层叠钢板106不具有磁铁插入孔11的结构。在该情况下，第二区域A2的层叠钢板106的每1张的重量比第一区域A1的层叠钢板101的每1张的重量重。由此，能够增大转子铁芯10的惯量。
在本实施方式5的转子的制造工序中，在将图1中的下侧的第二区域A2的层叠钢板与第一区域A1的层叠钢板101层叠而将转子铁芯10形成至中途的状态下，向第一区域A1的磁铁插入孔11插入永久磁铁20。之后，在转子铁芯10的第一区域A1上层叠图1中的上侧的第二区域A2的层叠钢板。
在此，对第二区域A2的所有层叠钢板106都不具有磁铁插入孔11的情况进行了说明，但只要第二区域A2的至少1张层叠钢板106不具有磁铁插入孔11即可。
实施方式5的电动机100除了上述的点之外，与实施方式4的电动机100同样地构成。
如以上说明的那样，在实施方式5中，转子铁芯10的第二区域A2的至少1张层叠钢板104不具有中心孔14。因此，能够增加转子铁芯10的重量，增大惯量。即，能够提高针对负载脉动而使电动机100的旋转稳定的效果，提高减少振动和噪音的效果。
上述的实施方式1～5以及各变形例(图6和图9)能够适当组合。
其他结构例
图12是表示能够应用于实施方式1～5以及各变形例的其他结构例的电动机的剖视图。在实施方式1～5中，转子铁芯10向定子铁芯50的轴向两侧突出，在第一区域A1的轴向两侧具有第二区域A2。
与此相对，在图12所示的结构例中，转子铁芯10从定子铁芯50仅向轴向的一侧突出，仅在轴向的一侧具有第二区域A2。第二区域A2的至少1张层叠钢板的空隙面积如实施方式1～5和各变形例中说明的那样，比第一区域A1的各层叠钢板的空隙面积小。
在该情况下，也能够通过使第二区域A2的至少1张层叠钢板的空隙面积比第一区域A1的各层叠钢板的空隙面积小，增大转子铁芯10的惯量。即，针对负载脉动而使电动机100的旋转稳定，由此能够得到减少振动和噪音的效果。
另外，在转子铁芯10从定子铁芯50向轴向两侧突出的结构中，也可以仅在转子铁芯10的轴向的一侧设置第二区域A2。
＜控制系统＞
下面，对用于实施方式1～5以及各变形例的电动机100的控制系统进行说明。图13是表示电动机100的控制系统的框图。控制电动机100的驱动电路200具有：整流电路202，其将从商用交流电源201供给的交流电压变化为直流电压；逆变器203，其将从整流电路202输出的直流电压转换为交流电压并供给到电动机100；以及主元件驱动电路204，其驱动逆变器203。
驱动电路200还具有：电压检测部206，其检测从整流电路202输出的直流电压；旋转位置检测部208，其检测电动机100的端子电压来检测电动机100的转子的位置；以及控制部205，其运算逆变器203的最佳的输出电压，并基于运算结果向主元件驱动电路204输出PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号。
在整流电路202与逆变器203之间设置有串联连接的2个分压电阻。电压检测部206对通过基于这些分压电阻的分压电路将高压直流电压低压化后的电信号进行采样并保持。
从逆变器203供给的交流电力经由压缩机300的端子311(图14)向电动机100的线圈6供给，转子1通过旋转磁场而旋转。
旋转位置检测部208检测转子1的旋转位置，并将位置信息输出到控制部205。控制部205基于从驱动电路200的外部提供的目标转速的指令或装置的运转条件的信息和转子1的位置信息，运算应向电动机100供给的最佳的逆变器203的输出电压，并将运算出的输出电压输出到PWM信号生成部212。逆变器203的开关由主元件驱动电路204进行开关。
通过由驱动电路200的逆变器203进行的PWM控制，进行电动机100的可变速驱动。
在使用逆变器203的控制中，通常难以对负载脉动进行控制。然而，通过使用实施方式1～5以及各变形例的电动机100，能够针对压缩机构部301的负载脉动进行电动机100的稳定的驱动。
＜压缩机的结构＞
下面，对能够应用各实施方式的电动机的压缩机300进行说明。图14是表示压缩机300的纵剖视图。压缩机300是旋转式压缩机，例如用于空调装置400(图15)。压缩机300具备压缩机构部301、驱动压缩机构部301的电动机100、将压缩机构部301与电动机100连结的轴21、以及收纳它们的密闭容器307。在此，轴21的轴向为铅垂方向，电动机100相对于压缩机构部301配置于上方。
密闭容器307是由钢板形成的容器，具有圆筒状的壳体和覆盖壳体的上部的容器上部。电动机100的定子5通过热装、压入或焊接等组装于密闭容器307的壳体的内侧。
在密闭容器307的容器上部设置有将制冷剂向外部排出的排出管312和用于向电动机100供给电力的端子311。另外，在密闭容器307的外部安装有储存制冷剂气体的储液器310。在密闭容器307的底部贮存有对压缩机构部301的轴承部进行润滑的冷冻机油。
压缩机构部301具有：缸体302，其具有缸室303；旋转活塞304，其固定于轴21；叶片，其将缸室303的内部分为吸入侧和压缩侧；以及上部框架305和下部框架306，其封闭缸室303的轴向两端部。
上部框架305和下部框架306均具有将轴21支承为能够旋转的轴承部。在上部框架305和下部框架306分别安装有上部排出消声器308和下部排出消声器309。
在缸体302设置有以轴线C1为中心的圆筒状的缸室303。轴21的偏心轴部21a位于缸室303的内部。偏心轴部21a具有相对于轴线C1偏心的中心。在偏心轴部21a的外周嵌合有旋转活塞304。当电动机100旋转时，偏心轴部21a及旋转活塞304在缸室303内偏心旋转。
在缸体302形成有向缸室303内吸入制冷剂气体的吸入口315。在密闭容器307安装有与吸入口315连通的吸入管313，经由该吸入管313从储液器310向缸室303供给制冷剂气体。
从空调装置400(图15)的制冷剂回路向压缩机300混合供给低压的制冷剂气体和液体制冷剂，但若液体制冷剂流入压缩机构部301而被压缩，则成为压缩机构部301的故障的原因。因此，在储液器310中将液体制冷剂与制冷剂气体分离，仅将制冷剂气体供给到压缩机构部301。
作为制冷剂，例如可以使用R410A、R407C或R22等，但从防止全球变暖的观点出发，优选使用GWP(全球变暖潜能值)低的制冷剂。
压缩机300的动作如下。当从端子311向定子5的线圈6供给电流时，通过由电流产生的旋转磁场和转子1的永久磁铁20的磁场，在定子5与转子1之间产生吸引力及排斥力，转子1旋转。随之，固定于转子1的轴21也旋转。
经由吸入口315从储液器310向压缩机构部301的缸室303吸入低压的制冷剂气体。在缸室303内，轴21的偏心轴部21a和安装于该偏心轴部21a的旋转活塞304偏心旋转，在缸室303内压缩制冷剂。
在缸室303中被压缩的制冷剂通过未图示的排出口以及排出消声器308、309而排出到密闭容器307内。排出到密闭容器307内的制冷剂通过转子铁芯10的孔部15等在密闭容器307内上升，从排出管312排出，被送出到空调装置400(图15)的制冷剂回路。
空调装置400的压缩机300能够应用在实施方式1～5和各变形例中说明的电动机，因此，压缩机300的振动和噪声得以抑制。
＜空调装置＞
下面，对能够应用各实施方式的电动机的空调装置400(也称为制冷空调装置)进行说明。图15是表示空调装置400的结构的图。空调装置400具备压缩机300、作为切换阀的四通阀401、冷凝器402、减压装置403、蒸发器404以及将它们连结的制冷剂配管410。
压缩机300、冷凝器402、减压装置403以及蒸发器404通过制冷剂配管410连结，构成制冷剂回路。另外，压缩机300具备与冷凝器402相向的室外送风机405和与蒸发器404相向的室内送风机406。
空调装置400的动作如下。压缩机300将吸入的制冷剂压缩而作为高温高压的制冷剂气体送出。四通阀401切换制冷剂的流动方向，而在制冷运转时，如图15所示，使从压缩机300送出的制冷剂流向冷凝器402。
冷凝器402进行从压缩机300送出的制冷剂与由室外送风机405输送的室外空气的热交换，将制冷剂冷凝而作为液体制冷剂送出。减压装置403使从冷凝器402送出的液体制冷剂膨胀，作为低温低压的液体制冷剂送出。
蒸发器404进行从减压装置403送出的低温低压的液体制冷剂与室内空气的热交换，使制冷剂蒸发(气化)，作为制冷剂气体送出。在蒸发器404中被吸热的空气由室内送风机406供给到作为空调对象空间的室内。
此外，在制热运转时，四通阀401将从压缩机300送出的制冷剂向蒸发器404送出。在该情况下，蒸发器404作为冷凝器发挥功能，冷凝器402作为蒸发器发挥功能。
空调装置400的压缩机300能够应用实施方式1～5和各变形例中说明的电动机，因此，压缩机300的振动和噪声得以抑制。因此，能够提高空调装置400的静音性。
此外，空调装置400中的压缩机300以外的构成要素并不限定于上述结构例。
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转子；5定子；5A分割铁芯；6线圈；10转子铁芯；11磁铁插入孔；12磁通屏障(开口部、空隙)；13狭缝(空隙)；14、14C中心孔(空隙)；15、15B孔部(空隙)；20永久磁铁；21轴；22、23平衡配重；50定子铁芯；51轭部；52齿；53槽；55绝缘部；100电动机；101、102、103、104、105、106层叠钢板；200驱动电路；203逆变器；300压缩机；301压缩机构部；307密闭容器；400空调装置；401四通阀(切换阀)；402冷凝器；403减压装置；404蒸发器；405室外送风机；406室内送风机；410制冷剂配管。

Claims (12)

1.一种电动机，其中，具有：
以轴线为中心的环状的定子铁芯；
线圈，其卷绕于所述定子铁芯；
转子铁芯，其在以所述轴线为中心的径向上配置于所述定子铁芯的内侧，且具有在所述轴线的方向上层叠多个层叠钢板而成的层叠体和形成于所述层叠体的磁铁插入孔，所述转子铁芯的所述轴线的方向的长度比所述定子铁芯的所述轴线的方向的长度长；以及
永久磁铁，其插入到所述磁铁插入孔中，
所述转子铁芯在所述轴线的方向上具有在所述磁铁插入孔中插入有所述永久磁铁的第一区域和在所述磁铁插入孔中未插入所述永久磁铁的第二区域，
所述转子铁芯的所述第二区域的至少1张层叠钢板中的空隙面积比所述转子铁芯的所述第一区域的各层叠钢板中的空隙面积小。
2.根据权利要求1所述的电动机，其中，
所述第二区域在所述轴线的方向上设置于所述第一区域的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，
所述第一区域的所述各层叠钢板在所述磁铁插入孔的所述径向的外侧具有狭缝，
所述第二区域的所述至少1张层叠钢板在所述磁铁插入孔的所述径向的外侧不具有狭缝，或者具有比所述第一区域的所述各层叠钢板的狭缝数量少或面积小的狭缝。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动机，其中，
所述第一区域的所述各层叠钢板具有在以所述轴线为中心的周向上与所述磁铁插入孔连续的开口部，
所述第二区域的所述至少1张层叠钢板不具有在所述周向上与所述磁铁插入孔连续的开口部，或者具有比所述第一区域的所述各层叠钢板的开口部数量少或面积小的开口部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机，其中，
所述第一区域的所述各层叠钢板在所述磁铁插入孔的所述径向的内侧具有孔部，
所述第二区域的所述至少1张层叠钢板在所述磁铁插入孔的所述径向的外侧不具有孔部，或者具有比所述第一区域的所述各层叠钢板的空隙数量少或面积小的孔部。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电动机，其中，
在所述第一区域的所述各层叠钢板上，在所述径向的中央具有中心孔，
所述第二区域的所述至少1张层叠钢板具有比所述第一区域的所述各层叠钢板的中心孔面积小的中心孔。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电动机，其中，
所述第二区域的所述至少1张层叠钢板的板厚比所述第一区域的所述各层叠钢板的板厚厚。
8.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，
所述第二区域的所述至少1张层叠钢板不具有所述磁铁插入孔。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电动机，其中，
所述转子铁芯在所述轴线的方向上向所述定子铁芯的两侧突出。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电动机，其中，
所述电动机由逆变器控制。
11.一种压缩机，其中，具备：
权利要求1～10中任一项所述的电动机；以及
压缩机构部，其由所述电动机驱动。
12.一种空调装置，其中，具备：
权利要求11所述的压缩机；
冷凝器，其将从所述压缩机送出的制冷剂冷凝；
减压装置，其对由所述冷凝器冷凝后的制冷剂进行减压；以及
蒸发器，其使由所述减压装置减压后的制冷剂蒸发。
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