CN115038877A - 压缩机 - Google Patents

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CN115038877A
CN115038877A CN202180012108.0A CN202180012108A CN115038877A CN 115038877 A CN115038877 A CN 115038877A CN 202180012108 A CN202180012108 A CN 202180012108A CN 115038877 A CN115038877 A CN 115038877A
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rotor
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shaft
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平野正树
山际昭雄
木户尚宏
日比野宽
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

通过构成如下压缩机可缩短旋转轴，该压缩机具备：定子(44)围绕转子(41)的轴而配置的马达(40)；固定在所述转子上的旋转轴(31)；对所述旋转轴进行支撑的轴承(71、72)；与所述旋转轴连接并对流体进行压缩的叶轮(21)；及容纳所述马达的壳体(20)，其中，所述定子具有：线圈(49、50)，围绕所述转子的轴环绕成环状；及具有磁极的定子芯(45、46、47、48)，所述磁极沿所述转子的径向隔着间隙与所述转子的外周面相对。

Description

压缩机
技术领域
本公开涉及一种压缩机。
背景技术
已知一种压缩机，具备由轴承支撑的旋转轴、与旋转轴连接(连结)的叶轮
(impeller)、固定在旋转轴上的转子(rotor)、及配置(布置/设置)在转子的外侧的定子(stator)，其中，定子具有卷绕(缠绕)在圆筒状定子芯(stator core)上的线圈(例如，参见专利文件1)。
[引证文件]
[专利文件]
[专利文件1](日本)特开2016-192877号公报
发明内容
[要解决的技术问题]
以往的压缩机中，转子的轴向(轴方向)上的线圈的端部(线圈端部)从定子芯沿轴向进行了突出。这样，为了使轴承能够支撑旋转轴，必须使旋转轴从线圈端部进一步沿轴向进行突出，故难以缩短旋转轴。
本公开提供一种可缩短旋转轴的压缩机。
[技术方案]
本公开的压缩机具备：
马达(motor)，其中，定子围绕转子的轴而配置；
旋转轴，固定在所述转子上；
轴承，对所述旋转轴进行支撑；
叶轮，与所述旋转轴连接，并对流体进行压缩；及
壳体(casing)，用于容纳所述马达，
其中，所述定子具有：
线圈，围绕所述转子的轴而环绕成环状；及
具有磁极的定子芯，该磁极沿所述转子的径向隔着间隙(空隙)与所述转子的外周面相对(相向)。
根据本公开的压缩机，可缩短旋转轴。
本公开的压缩机中，
所述轴承是径向轴承(radial bearing)，
所述旋转轴具有由所述径向轴承支撑的轴部分，
所述轴部分的轴径(直径)大(粗)于所述转子的外径。
根据本公开的压缩机，因为所述轴部分的轴径大于所述转子的外径，所以可缩短旋转轴。
本公开的压缩机中，
所述轴部分的轴径大(粗)于所述定子的内径。
根据本公开的压缩机，由于所述轴部分的轴径大于所述定子的内径，所以可进一步缩短旋转轴。
本公开的压缩机中，
所述径向轴承是气体轴承。
根据本公开的压缩机，因为所述径向轴承是气体轴承，所以可容易地增大(增粗)所述轴部分的轴径。
本公开的压缩机中，
所述定子芯具有板件(plate)，该板件沿所述转子的轴向具有厚度，
将所述线圈沿所述轴向投影(投射)到所述板件上时所对应的板部分的至少一部分与所述壳体接触。
根据本公开的压缩机，由于所述板部分的至少一部分与所述壳体接触，所以可提高所述线圈和所述定子芯的热量逸出至所述壳体的散热效果。
本公开的压缩机中，
所述定子包括围绕所述转子的轴并沿所述转子的轴向排列的、结构彼此相同的多个(plural)定子单元，
所述多个定子单元分别具有(即，所述多个定子单元中的每一个具有)沿所述轴向以夹着所述线圈的方式而相对的一对所述定子芯，
沿所述轴向观察时，一对所述定子芯各自的所述磁极在所述转子的周向上的位置相互错开。
根据本公开的压缩机，因为所述多个定子单元具有彼此相同的结构，所以通过对用于制造定子芯的模具进行标准化(共通化)来实现小型化，可降低成本。
本公开的压缩机中，
在所述多个定子单元中的相邻定子单元之间具备非磁性体。
根据本公开的压缩机，由于相邻定子单元之间具备非磁性体，所以可抑制相邻定子单元之间的漏磁的增加。
本公开的压缩机中，
所述多个定子单元的个数为2。
根据本公开的压缩机，因为所述多个定子单元的个数为2，所以与个数为3以上的情形相比，可缩短旋转轴。
本公开的压缩机中，
所述转子是在所述转子的外周面上配置至少1个永磁体的SPM(SurfacePermanent Magnet)式转子。
根据本公开的压缩机，由于所述转子是SPM式转子，所以与将至少1个永磁体嵌入转子的IPM(Interior Permanent Magnet)式转子相比，通过在永磁体的外周侧布置保护套(sleeve)或保持环(ring)，可增大离心力(日语原文为“遠心耐力”)。
本公开的压缩机中，
所述多个定子单元各自(即，所述多个定子单元中的每一个)的极数为2。
根据本公开的压缩机，因为所述多个定子单元各自的极数为2，所以与极数为4以上的情形相比，可减小驱动频率，适于实现高速化。
附图说明
[图1]图1是表示第1实施方式的涡轮压缩机(turbocompressor)的结构例的纵剖面图。
[图2]图2是表示马达的结构例的斜视图。
[图3]图3是表示马达的结构例的分解斜视图。
[图4]图4是表示相邻定子单元之间具备非磁性体层的情形的图。
[图5]图5是表示第2实施方式的涡轮压缩机的结构例的纵剖面图。
[图6]图6是用于对是否具有线圈端部进行说明的图。
[图7]图7是表示1个定子单元的结构例的纵剖面图。
具体实施方式
下面对实施方式进行说明。
[第1实施方式]
图1是表示第1实施方式的涡轮压缩机的结构例的纵剖面图。涡轮压缩机12是压缩机的一例。涡轮压缩机12是设置在未图示的空气调和机(空调机)的冷媒(制冷剂)回路上的机器，可通过叶轮21对冷媒进行压缩。该例中，涡轮压缩机12具备壳体20、旋转轴31、叶轮21、第1径向轴承71、第2径向轴承72、第1推力轴承(thrust bearing)74a、第2推力轴承74b及马达40。
需要说明的是，下面的说明中，“轴向”是指旋转轴方向，即旋转轴31的轴心的方向，“径向”是指与旋转轴31的轴向正交的方向。此外，“外周侧”是指更远离旋转轴31的轴心的一侧，“内周侧”是指更接近旋转轴31的轴心的一侧。
壳体20被形成为两端封闭的圆筒状，并被配置成圆筒轴线为水平方向。壳体20内部的空间由壁部20a进行了分隔。壁部20a的右侧(第1轴向侧)的空间形成了用于容纳叶轮21的叶轮室S1。壁部20a左侧(与第1轴向侧相反的一侧的第2轴向侧)的空间形成了用于容纳马达40的电动机室S2。电动机室S2中可容纳马达40、第1径向轴承71、第2径向轴承72、第1推力轴承74a及第2推力轴承74b。马达40的定子44、第1径向轴承71、第2径向轴承72、第1推力轴承74a及第2推力轴承74b固定在了电动机室S2的内周壁上。
旋转轴31是被设置为用于对负荷的一例即叶轮21进行旋转驱动的轴。该例中，旋转轴31在壳体20的内部沿轴向延伸并对叶轮21和马达40的转子41进行了连接。旋转轴31以其轴心与马达40的转子41的轴心同轴的方式被固定在了转子41上。具体而言，旋转轴31的一个端部上固定有叶轮21，旋转轴31的中间部上配置有马达40。此外，旋转轴31的另一个端部(即，与固定有叶轮21的一个端部相反侧的端部)上设置有圆盘状的部分(下面也称圆盘部31e)。需要说明的是，在第1推力轴承74a和第2推力轴承74b为磁性轴承(磁气轴承)的情况下，圆盘部31e可由磁性材料(例如，铁)形成。
叶轮21由多个叶片形成，外形为大致圆锥形状，在固定于旋转轴31的一个端部的状态下，可被容纳在叶轮室S1内。叶轮室S1上连接有吸入管P1和排出(吐出)管P2。吸入管P1被设置为用于将冷媒(流体的一例)从外部导入叶轮室S1内。排出管P2被设置为用于使在叶轮室S1内进行了压缩的高压冷媒(流体的一例)返回外部。即，该例中，由叶轮21和叶轮室S1形成了压缩机构。
第1径向轴承71设置在旋转轴31的一个端部(图1中的左端部)的附近(近傍)，从旋转轴31接受径向载荷(荷重)，并可旋转地对旋转轴31进行支撑。第2径向轴承72设置在旋转轴31的另一个端部的附近，从旋转轴31接受径向载荷，并可旋转地对旋转轴31进行支撑。第1径向轴承71相对于马达40位于一个轴向侧(与叶轮21侧相反的一侧)，第2径向轴承72相对于马达40位于另一个轴向侧(叶轮21侧)。
第1径向轴承71可旋转地对旋转轴31的轴部分31a进行支撑，第2径向轴承72可旋转地对旋转轴31的轴部分31b进行支撑。轴部分31a具有轴径
Figure BDA0003775195570000051
轴部分31b具有轴径
Figure BDA0003775195570000052
第1实施方式中，轴径
Figure BDA0003775195570000053
比马达40的转子41的外径
Figure BDA0003775195570000054
细(小)，也比马达40的定子44的内径
Figure BDA0003775195570000055
细。轴径φB也同样，比外径
Figure BDA0003775195570000056
细，也比内径
Figure BDA0003775195570000057
细。需要说明的是，轴径
Figure BDA0003775195570000058
可与外径
Figure BDA0003775195570000059
相同，轴径
Figure BDA00037751955700000510
也可与外径
Figure BDA00037751955700000511
相同。
第1径向轴承71和第2径向轴承72为非接触式轴承(例如，箔片轴承等的藉由气体而悬浮的气体轴承、藉有磁气而悬浮的磁性轴承等)，以可应对旋转轴31的高速旋转，但也可为接触式轴承(例如，滚动轴承等)。
第1推力轴承74a和第2推力轴承74b接受轴向载荷，并从轴向的两侧对旋转轴31的圆盘部31e进行支撑。第1推力轴承74a相对于圆盘部31e位于轴向的一侧(与叶轮21侧相反的一侧)，第2推力轴承74b相对于圆盘部31e位于轴向的另一侧(叶轮21侧)。第1推力轴承74a和第2推力轴承74b分别被形成为圆环状，并以夹着圆盘部31e的方式彼此相对(相向)。
第1推力轴承74a和第2推力轴承74b为非接触式轴承(例如，箔片轴承等的藉由气体而悬浮的气体轴承、藉由磁气而悬浮的磁性轴承等)，以可应对旋转轴31的高速旋转，但也可为接触式轴承(例如，滚动轴承等)。
在第1推力轴承74a和第2推力轴承74b为气体轴承的情况下，圆盘部31e随着旋转轴31的旋转而旋转后，圆盘部31e和第1推力轴承74a之间以及圆盘部31e和第2推力轴承74b之间产生动压。第1推力轴承74a和第2推力轴承74b利用该动压以非接触的方式对圆盘部31e进行支撑。在圆盘部31e被非接触支撑的状态下，圆盘部31e和第1推力轴承74a之间以及圆盘部31e和第2推力轴承74b之间具有间隙。
在第1推力轴承74a和第2推力轴承74b为磁性轴承的情况下，圆盘部31e由设置在第1推力轴承74a上的第1推力电磁体和设置在第2推力轴承74b上的第2推力电磁体的合成电磁力非接触支撑。
马达40具有转子41和定子44，是用于对旋转轴31进行旋转驱动的永磁同步马达。马达40是定子44围绕转子41的轴而配置的内转子式马达。转子41固定在旋转轴31上，定子44固定在壳体20的内周壁上。定子44配置在转子41的径向的外侧。转子41和定子44配置在与旋转轴31同轴的轴线上，并在旋转轴31的径向上彼此相对。
图2是表示马达的结构例的斜视图。图3是图2所示的马达的分解斜视图。图2和图3所示的马达40为爪极式马达(claw pole motor)。
转子41具有转子芯42和配置在转子芯42的外周部上的至少1个永磁体43。
转子芯42由磁性材料(例如，层叠钢板、铸铁、压粉磁心等)形成为圆筒状。转子芯42的中央部处形成有用于供旋转轴31插入的轴孔。转子芯42在转子41的轴向上具有与定子44大致相同的长度。转子芯42在轴向上由1个部件构成。此外，转子芯42也可由沿轴向而层叠的多个(例如，与后述的定子单元的数量对应的数量)部件构成。
多个永磁体43在转子芯42的外周面上沿周向等间隔排列。此外，多个永磁体43分别被形成为存在于转子芯42的轴向上的大致一端至大致另一端之间。永磁体43例如为钕烧结磁体、铁氧体磁体等。
多个永磁体43中的每一个的径向的两端被磁化为不同的磁极。此外，多个永磁体43中的沿周向相邻的2个永磁体43在面对定子44的径向的外侧被磁化为彼此不同的磁极。为此，在定子44的径向的内侧可沿周向相邻地配置永磁体43(在径向的外侧被磁化为N极)和永磁体43(在径向的外侧被磁化为S极)。
就多个永磁体43而言，可每一个均在轴向上由1个磁体部件构成，也可由沿轴向而分割的多个(例如，与层叠的转子芯42的部件的数量对应的数量)磁体部件构成。此情况下，用于构成沿轴向而分割的永磁体43的多个磁体部件在面对定子44的径向的外侧都被磁化为相同的磁极。
需要说明的是，沿周向配置的多个永磁体43例如可被置换为，沿周向被交替磁化为不同磁极的圆环状的圆环磁体、塑料磁体等的在周向上由1个部件构成的永磁体。此情况下，在周向上由1个部件构成的永磁体在轴向上也由1个部件构成，即整体上可由1个部件构成。另外，在周向上由1个部件构成的永磁体与多个永磁体43时同样，也可沿轴向被分割为多个部件。此外，当采用在周向上由1个部件构成的塑料磁体的情况下，还可省略转子芯42。
例如，转子41为永磁体43配置在转子芯42的外周部的表面(外周面)上的SPM式转子。此情况下，永磁体43从转子芯42的外周面露出。此外，为了防止藉由转子41的旋转而生成的离心力所导致的永磁体43的飞散，可在永磁体43的外周侧配置将永磁体43保持在转子芯42上的保护套或保持环。保护套或保持环可由非磁性材料(例如，CFRP(碳纤维强化塑料)、GFRP(玻璃纤维强化塑料)、SUS(不锈钢)、钛、铬镍铁合金(inconel)等)形成。
在图2和图3所示的情形中，定子44所含的定子单元51、52中的每一个的极数(磁极的数量)为2。此外，至少1个永磁体43配置在转子芯42的外周部上，使得转子芯42的外周面中的在周向上大约为180°的角度区域为N极、在周向上大约为180°的角度区域为S极。
定子44包括围绕转子41的轴并沿转子41的轴向而排列的、结构彼此相同的多个定子单元。该例中，定子44是包括2个定子单元51、52的2相定子结构。
定子单元51具有沿轴向彼此相对的一对定子芯45、46以及在轴向上由一对定子芯45、46夹着的线圈49。定子单元52具有沿轴向彼此相对的一对定子芯47、48以及在轴向上由一对定子芯47、48夹着的线圈50。
一对定子芯45、46被设置为围绕(包围)线圈49的周围。一对定子芯47、48被设置为围绕线圈50的周围。定子芯45、46、47、48例如由压粉磁心形成。通过由压粉磁心来形成，可减少高频(高频率)所导致的铁损。
定子芯45具有面对轴向的环状的板件58和从板件58的内周面突出的爪磁极54。定子芯46具有面对轴向的环状的板件59和从板件59的内周面突出的爪磁极55。板件58具有沿轴向相互背对(即，面对相反的方向)的板件内表面58a和板件外表面58b。板件59具有沿轴向相互背对的板件内表面59a和板件外表面59b。线圈49在与板件内表面58a和板件内表面59a接触的状态下被夹在板件内表面58a和板件内表面59a之间。
板件58在与线圈49沿轴向进行接触的部分的径向的外侧具有在轴向上比与线圈49沿轴向进行接触的部分还厚的环状的外周部58c。板件59在与线圈49沿轴向进行接触的部分的径向的外侧具有在轴向上比与线圈49沿轴向进行接触的部分还厚的环状的外周部59c。藉由使外周部58c和外周部59c相互接触，板件内表面58a和板件内表面59a可在轴向上彼此接触。
定子芯47具有面对轴向的环状的板件60和从板件60的内周面突出的爪磁极56。定子芯48具有沿面对轴向的环状的板件61和从板件61的内周面突出的爪磁极57。板件60具有沿轴向互相背对的板件内表面60a和板件外表面60b。板件61具有沿轴向互相背对的板件内表面61a和板件外表面61b。线圈50在与板件内表面60a和板件内表面61a接触并被两者夹着的状态下固定于板件内表面60a和板件内表面61a之间。
板件60在与线圈50沿轴向进行接触的部分的径向的外侧具有在轴向上比与线圈50沿轴向进行接触的部分还厚的环状的外周部60c。板件61在与线圈50沿轴向进行接触的部分的径向的外侧具有在轴向上比与线圈50沿轴向进行接触的部分还厚的环状的外周部61c。通过使外周部60c和外周部61c彼此接触，板件内表面60a和板件内表面61a可在轴向互相接触。
板件58沿轴向观察时是具有圆环形状并且沿转子41的轴向具有预定厚度的背轭(back york)部。
爪磁极54在板件58的内周面上配置在沿周向小于180°的角度的范围内，并从板件58的内周面朝向径向的内侧进行了突出。爪磁极54沿转子41的径向与转子41的外周面隔着间隙彼此相对。爪磁极54包括爪磁极部54a。
爪磁极部54a(第1爪磁极部的一例)具有预定宽度，并从板件58的内周面以伸出预定长度的方式朝向径向的内侧进行了突出。
此外，爪磁极54还包括爪磁极部54b。据此，可确保被线圈49的电枢电流进行磁化的爪磁极54的磁极面和转子41之间的相对面积(相向面积)相对较大。为此，可相对增加马达40的扭矩，进而可提高马达40的输出。
爪磁极部54b(第2爪磁极部的一例)从爪磁极部54a的径向内侧的前端朝向定子芯46以呈弯曲状伸出的方式沿轴向突出了预定长度。例如，如图2和图3所示，爪磁极部54b与至爪磁极部54a的距离无关地以一定(恒定)的弯曲宽度(具体而言，弧长(圆弧的长度))进行了突出。或者，爪磁极部54b也可呈随着沿轴向离开爪磁极部54a的距离越大弯曲宽度(具体而言，弧长)越窄的锥形形状(tapered shape)进行突出。
定子芯45、46、47具有与定子芯48相同的形状，故通过援引定子芯48的上述说明，对定子芯45、46、47的描述进行了简化。简言之，板件59、60、61具有与板件58相同的形状，爪磁极55、56、57具有与爪磁极54相同的形状。爪磁极54、55、56、57分别沿转子41的径向与转子41的外周面隔着间隙彼此相对。爪磁极55包括爪磁极部55a、55b，爪磁极56包括爪磁极部56a、56b，爪磁极57包括爪磁极部57a、57b。需要说明的是，也可省略爪磁极部54b、55b、56b、57b。
线圈49、50是围绕转子41的轴环绕成圆环状的导线。线圈49的两端与马达40的外部端子电连接。马达40的外部端子与藉由从电源供给的电力而对马达40进行驱动的驱动装置(例如，逆变器(inverter)等)电连接。另外，关于线圈50也同样。
线圈49在轴向上配置于一对定子芯45、46之间。线圈49被卷绕(缠绕)为具有位于一对定子芯45、46的外周部58c、59c的径向内侧的线圈外周部和位于爪磁极54、55的外周部的径向外侧的线圈内周部。同样，线圈50在轴向上配置于一对定子芯47、48之间。线圈50被卷绕(缠绕)为具有位于一对定子芯47、48的外周部60c、61c的径向内侧的线圈外周部和位于爪磁极56、57的外周部的径向外侧的线圈内周部。
如图3所示，一对定子芯45、46以一个定子芯45的爪磁极54和另一个定子芯46的爪磁极55沿周向相邻配置的方式进行了组合。此外，圆环状的线圈49中流入电枢电流后，一对定子芯45、46中的一个定子芯45的爪磁极54和另一个定子芯46的爪磁极55被磁化，具有彼此不同的磁极。据此，从一对定子芯45、46中的一个定子芯45突出的1个爪磁极54具有与沿周向相邻且从另一个定子芯46突出的1个爪磁极55不同的磁极。为此，藉由线圈49中流动的电枢电流，可交替产生N极的爪磁极54和S极的爪磁极55的组合以及N极的爪磁极55和S极的爪磁极54的组合。
如图2和图3所示，多个定子单元51、52沿轴向进行了层叠。
定子44包含多相(图2和图3中为2相)定子单元51、52。具体而言，定子44包含与U相对应的定子单元51和与V相对应的定子单元52。不同相位的2个定子单元51、52被配置为圆周方向(周向)上的位置处的电角彼此相差90°。
需要说明的是，马达40的相数(相位的数量)并不限定于2相，也可为3相以上。
图4是相邻定子单元之间具备非磁性体层的情形的示意图。在2相马达40的情况下，定子44包括结构彼此相同的2相定子单元51、52。2相马达40中，轴向相邻的定子单元51、52之间也可具有非磁性体层62。藉由非磁性体层62，可抑制不同相位的2个相邻定子单元51、52之间的漏磁。
在3相马达40的情况下，定子44包括结构彼此相同的3相定子单元51、52、53。3相马达40中，轴向相邻的定子单元51、52之间具有非磁性体层62，轴向相邻的定子单元52、53之间具有非磁性体层63。藉由非磁性体层62，可对不同相位的2个相邻定子单元51、52之间的漏磁进行抑制。藉由非磁性体层63，可对不同相位的2个相邻定子单元52、53之间的漏磁进行抑制。
非磁性体层62为设置在轴向相邻的U相定子单元51和V相定子单元52之间的UV相间部件(即，UV相位间的部件)。非磁性体层62例如具备具有预定厚度的大致圆柱形状(大致圆板形状)，中心部分处可形成供旋转轴31插入的插孔。另外，关于非磁性体层63也同样。非磁性体层63是设置在轴向相邻的V相定子单元52和W相定子单元53之间的VW相间部件。
[第2实施方式]
图5是表示第2实施方式的涡轮压缩机的结构例的纵剖面图。通过援引上述说明，对与上述实施方式相同的构成(结构)的说明进行了省略或简化。第2实施方式的涡轮压缩机13中，旋转轴31的轴部分31a的轴径
Figure BDA0003775195570000106
与第1实施方式的涡轮压缩机12不同。
第2实施方式中，轴径
Figure BDA0003775195570000101
比马达40的转子41的外径
Figure BDA0003775195570000102
粗(大)，并且也比马达40的定子44的内径
Figure BDA0003775195570000105
粗。另外，轴径φA也可大于外径
Figure BDA0003775195570000103
并且与内径
Figure BDA0003775195570000104
相同或小于内径
Figure BDA0003775195570000107
[各实施方式的作用和效果]
图6是对是否具有线圈端部进行说明的图。以往的马达140中，转子41的轴向上的线圈149、150的端部(线圈端部149a、149b、150a、150b)从定子芯145沿轴向进行了突出。其原因在于，线圈149、150围绕定子芯145的齿(teeth)145a、145b(径向的中心轴)环绕成了环状。这样，为了使轴承可对旋转轴31进行支撑，需要使得旋转轴31从各线圈端部进一步沿轴向进行突出，故难以缩短旋转轴31。
另一方面，各实施方式的马达40中，由于线圈49、50在转子41的轴的周围环绕成了环状，所以不从定子芯45、46、47、48沿轴向进行突出(无线圈端部化)。为此，可在马达40的轴向的两侧确保具有配置用于支撑旋转轴31的第1径向轴承71和第2径向轴承72的空间，故可使第1径向轴承71和第2径向轴承72靠近马达40的轴向侧。其结果为，可使由第1径向轴承71和第2径向轴承72支撑的轴部分靠近马达40，由此可缩短旋转轴31。藉由缩短旋转轴31，可抑制旋转轴31的共振，并可实现旋转轴31的高速化。
此外，如图5所示，轴部分31a的轴径
Figure BDA0003775195570000111
可大于转子41的外径
Figure BDA0003775195570000112
藉有使线圈端部不突出(无线圈端部化)，可确保具有用于配置第1径向轴承71的空间，故可增粗(增大)轴径
Figure BDA0003775195570000113
通过增大轴径
Figure BDA0003775195570000114
可扩大由第1径向轴承71支撑的轴部分31a的表面积。如果由轴承支撑的支撑体的重量不变，则藉由轴部分31a的表面积的扩大，可缩短旋转轴31。
另外，如图5所示，轴部分31a的轴径
Figure BDA0003775195570000115
也可大于定子44的内径
Figure BDA0003775195570000116
据此，由于轴部分31a的表面积可得到进一步扩大，所以可进一步缩短旋转轴31。
此外，第1径向轴承71和第2径向轴承72可为气体轴承。气体轴承与磁性轴承相比结构简单，故可容易增大旋转轴31的轴径。因此有利于缩短旋转轴31。
另外，如图3所示，定子单元51内的一对定子芯45、46中的轴向的外侧的定子芯45具有面对转子41的轴向的板件58。图7是表示定子单元51的结构例的纵剖面图。将线圈49沿轴向投影到板件58上时所对应的板部分58bb的至少一部分如图1和图5所示在板件外表面58b上与壳体20接触。具体而言，板部分58bb的至少一部分藉由位于定子44的一个定子端面44a上的板件外表面58b与壳体20的内部接触。据此，与壳体20仅与定子44的定子外周面44c接触的情形相比，可提高线圈49和定子芯45、46的热量逸出至壳体20的散热效果。
同样，如图3所示，定子单元52内的一对定子芯47、48中的轴向的外侧的定子芯48具有面对转子41的轴向的板件61。将线圈50沿轴向投影到板件61上时的对应的板部分的至少一部分如图1和图5所示在板件外表面61b上与壳体20接触。具体而言，该板部分的至少一部分藉由位于定子44的另一个定子端面44b上的板件外表面61b与壳体20的内部接触。据此，与壳体20仅与定子44的定子外周面44c接触的情形相比，可提高线圈50和定子芯47、48的热量逸出至壳体20的散热效果。
各实施方式中，定子44包括结构彼此相同的多个定子单元，多个定子单元具备具有沿转子41的径向与转子41的外周面隔着间隙彼此相对的磁极的定子芯45、46、47、48。从轴向观察时，多个定子单元各自的爪磁极54、55、56、57在转子41的周向上的位置相互错开。通过使多个定子单元具有彼此相同的结构来对用于制造定子芯45、46、47、48的模具进行标准化以实现小型化，可降低成本。
各实施方式中，如图4所示，马达40在多个定子单元中的相邻定子单元之间具备非磁性体层62。由于相邻定子单元之间具备非磁性体层62，所以可抑制藉由旋转轴31的缩短而引起的相邻定子单元之间的漏磁的增加。另外，关于非磁性体层63也可获得同样的效果。
各实施方式中，多个定子单元的个数可为2。据此，与个数为3以上的情形相比，可缩短旋转轴31。
各实施方式中，转子41可为在转子41的外周面上配置至少1个永磁体43的SPM式转子。藉由使转子41的形式为SPM式转子，与将至少1个永磁体嵌入转子的IPM式转子相比，通过在永磁体的外周侧配置保护套或保持环可增大离心力。
各实施方式中，多个定子单元各自的极数(具体而言，爪磁极的数量)可为2。图3中，定子单元51、52分别具有2个爪磁极，故定子单元51、52各自的极数为2。通过使极数为2，与极数为4以上的情形相比，可减小马达的驱动频率，适于实现高速化。
以上尽管对实施方式进行了说明，但只要不脱离如权利要求书的主旨和范围，还可对其进行各种各样的变更、变形及置换。
本国际申请主张基于2020年2月17日申请的日本国专利申请第2020-024633号的优先权，并将该日本国专利申请第2020-024633号的内容全部援引于本国际申请。
[附图标记说明]
12、13 涡轮压缩机
20 壳体
20a 壁部
21 叶轮
31 旋转轴
31a、31b 轴部分
31e 圆盘部
40 马达
41 转子
42 转子芯
43 永磁体
44 定子
44a、44b 定子端面
44c 定子外周面
45～48 定子芯
49、50 线圈
51～53 定子单元
54～57 爪磁极
54a～57a、54b～57b 爪磁极部
58～61 板件
58a～61a 板件内表面
58b～61b 板件外表面
58bb 板部分
58c～61c 外周部
62、63 非磁性体层
71 第1径向轴承
72 第2径向轴承
74a第1推力轴承
74b 第2推力轴承
140 马达
145 定子芯
145a、145b 齿
149、150 线圈
149a、149b、150a、150b 线圈端部
P1 吸入管
P2 排出管
S1 叶轮室
S2 电动机室。

Claims (10)

1.一种压缩机，具备：
定子围绕转子的轴而配置的马达；
固定在所述转子上的旋转轴；
对所述旋转轴进行支撑的轴承；
与所述旋转轴连接并对流体进行压缩的叶轮；及
容纳所述马达的壳体，
其中，
所述定子具有：
线圈，围绕所述转子的轴环绕成环状；及
具有磁极的定子芯，所述磁极沿所述转子的径向隔着间隙与所述转子的外周面相对。
2.如权利要求1所述的压缩机，其中，
所述轴承为径向轴承，
所述旋转轴具有由所述径向轴承支撑的轴部分，
所述轴部分的轴径大于所述转子的外径。
3.如权利要求2所述的压缩机，其中，
所述轴部分的轴径大于所述定子的内径。
4.如权利要求2或3所述的压缩机，其中，
所述径向轴承为气体轴承。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的压缩机，其中，
所述定子芯具有板件，所述板件沿所述转子的轴向具有厚度，
将所述线圈沿所述轴向投影到所述板件上时所对应的板部分的至少一部分与所述壳体接触。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的压缩机，其中，
所述定子包括围绕所述转子的轴并沿所述转子的轴向而排列的、结构彼此相同的多个定子单元，
所述多个定子单元分别具有沿所述轴向以夹着所述线圈的方式而相对的一对所述定子芯，
从所述轴向观察时，一对所述定子芯各自的所述磁极在所述转子的周向上的位置相互错开。
7.如权利要求6所述的压缩机，其中，
所述马达在所述多个定子单元中的相邻定子单元之间具有非磁性体。
8.如权利要求6或7所述的压缩机，其中，
所述多个定子单元的个数为2。
9.如权利要求6至8中的任一项所述的压缩机，其中，
所述多个定子单元各自的极数为2。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的压缩机，其中，
所述转子为至少1个永磁体被配置在所述转子的外周面上的SPM式转子。
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