CN117044073A - 马达、压缩机和制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

马达具有：环状的定子，其在以轴线为中心的周向上延伸；以及转子，其在以轴线为中心的径向上配置于定子的内侧。转子具有：转子铁芯，其具有磁铁插入孔；以及平板状的永磁铁，其被插入到磁铁插入孔中。转子铁芯还具有磁通屏障，该磁通屏障相对于磁铁插入孔形成于径向的外侧，并且与磁铁插入孔的周向的端部连续。在将通过磁铁插入孔的周向的中心的径向的直线设为磁极中心线时，从磁极中心线到磁通屏障为止的距离W比从磁极中心线到永磁铁的周向的端部为止的距离M短。形成于磁通屏障与转子铁芯的外周之间的桥部的径向的宽度A、磁通屏障的径向的宽度B、磁铁插入孔在永磁铁的厚度方向上的宽度C、以及转子与定子之间的间隔G满足A<G<B<C。

Description

马达、压缩机和制冷循环装置

技术领域

本公开涉及马达、压缩机和制冷循环装置。

背景技术

永磁铁嵌入型的马达具有转子和包围转子的定子。转子在周向上具有多个磁铁插入孔，在各磁铁插入孔内配置有永磁铁。各磁铁插入孔对应于1个磁极。定子具有朝向转子突出的多个齿。

这里，在永磁铁的宽度方向中央部与1个齿对置的状态下，有时永磁铁的宽度方向端部与另一个齿对置。该情况下，永磁铁的磁通可能经由该另一个齿的齿顶部流入相邻的永磁铁。将这种现象称为磁通的短路。为了减少磁通的短路，提出了在转子铁芯的外周区域形成周向上较长的空隙的方案(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2012-254019号公报(参照图4、7)

发明内容

发明要解决的课题

近年来，为了进一步提高马达效率，要求有效地抑制磁极间的磁通的短路。

本公开是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于，有效地抑制磁极间的磁通的短路。

用于解决课题的手段

本公开的马达具有：环状的定子，其在以轴线为中心的周向上延伸；以及转子，其在以轴线为中心的径向上配置于定子的内侧。转子具有：转子铁芯，其具有磁铁插入孔；以及平板状的永磁铁，其被插入到磁铁插入孔中。转子铁芯还具有磁通屏障，该磁通屏障相对于磁铁插入孔形成于径向的外侧，并且与磁铁插入孔的周向的端部连续。在将通过磁铁插入孔的周向的中心的径向的直线设为磁极中心线时，从磁极中心线到磁通屏障为止的距离W比从磁极中心线到永磁铁的周向的端部为止的距离M短。形成于磁通屏障与转子铁芯的外周之间的桥部的径向的宽度A、磁通屏障的径向的宽度B、磁铁插入孔在永磁铁的厚度方向上的宽度C、以及转子与定子之间的间隔G满足A<G<B<C。

发明效果

根据本公开，抑制了永磁铁的磁通经由齿流入相邻的永磁铁，因此，能够有效地抑制磁极间的磁通的短路。

附图说明

图1是示出实施方式1的马达的剖视图。

图2是省略绝缘部和线圈而示出实施方式1的马达的剖视图。

图3是示出实施方式1的分割铁芯和绝缘部的剖视图(A)和立体图(B)。

图4是示出实施方式1的转子的剖视图。

图5是示出实施方式1的转子与定子的对置部分的图。

图6是放大示出实施方式1的磁通屏障的周围的图。

图7是示出实施方式1的转子与定子的对置部分的图。

图8是放大示出实施方式1的磁通屏障的周围的图。

图9是示出实施方式1的转子与定子的对置部分的图。

图10是示出比较例的马达的剖视图。

图11是示出比较例中的转子与定子的对置部分的图。

图12是用于说明实施方式1中的磁通的短路的抑制作用的示意图。

图13是示出实施方式2的转子与定子的对置部分的图。

图14是放大示出实施方式2的磁通屏障的周围的图。

图15是示出能够应用各实施方式的马达的压缩机的剖视图。

图16是示出具有图15的压缩机的制冷循环装置的图。

具体实施方式

实施方式1

<马达的结构>

首先，对实施方式1的马达100进行说明。图1是示出实施方式1的马达100的横剖视图。马达100是在转子1中嵌入了永磁铁20的永磁铁嵌入型马达。马达100例如被用于压缩机300(图15)，由逆变器来驱动。

马达100具有能够旋转的转子1和以包围转子1的方式设置的定子5。在定子5与转子1之间形成有气隙。定子5与转子1之间的间隔G例如为0.3～1.0mm，这里为0.75mm。

下面，将作为转子1的旋转轴的轴线Ax的方向称为“轴向”。将以轴线Ax为中心的周向(在图1等中用箭头R表示)称为“周向”。将以轴线Ax为中心的半径方向称为“径向”。

<定子的结构>

定子5具有定子铁芯50、安装于定子铁芯50的绝缘膜56和绝缘体57、以及卷绕于定子铁芯50的线圈55。

图2是省略绝缘膜56、绝缘体57和线圈55而示出马达100的剖视图。定子5的定子铁芯50是在轴向上层叠电磁钢板并通过铆接等进行固定而成的。电磁钢板的板厚例如为0.1～0.7mm，这里为0.35mm。

定子铁芯50具有以轴线Ax为中心的环状的磁轭51、以及从磁轭51向径向内侧延伸的多个齿52。磁轭51具有外周51a和内周51b。

齿52在周向上以固定间隔形成。这里，齿52的数量为9，但是，只要是2以上即可。在周向上相邻的齿52之间形成有收纳线圈55的槽53。槽53的数量与齿52的数量相同，这里为9。

齿52具有与转子1对置的齿顶部52a。齿顶部52a具有沿着转子铁芯10的外周的弯曲面即转子对置面。齿顶部52a的周向的宽度比齿52的其他部分的周向的宽度宽。齿52还具有面向槽53的侧面52b。

将通过齿52的周向的中心的径向的直线称为齿中心线T。齿52的侧面52b与齿中心线T平行。磁轭51的内周51b从齿52的根部起在与齿中心线T垂直的方向上延伸。

此外，将通过槽53的周向的中心的径向的直线称为槽中心线S。相邻的2个槽53的槽中心线S所成的角度在机械角中为40度，在电角中为120度。该角度也称为绕组间距。

定子铁芯50具有按照每个齿52而被分割的多个分割铁芯50A。分割铁芯50A的数量例如为9。分割铁芯50A由形成于磁轭51的分割面51c来分割。分割铁芯50A例如在形成于分割面51c的外周侧的薄壁部彼此连结。

在将定子铁芯50展开成带状的状态下，在各分割铁芯50A上安装绝缘膜56和绝缘体57(图1)，进而卷绕线圈55，然后，将定子铁芯50弯曲成环状，对两端部进行焊接，由此得到图2所示的环状的定子铁芯50。另外，定子铁芯50不限于连结多个分割铁芯50A而成的结构，也可以是层叠环状的电磁钢板而成的结构。

在磁轭51形成有铆接部501。铆接部501在轴向上固定构成定子铁芯50的多个电磁钢板。铆接部501形成于隔着各齿中心线T对称的2个部位。但是，铆接部501的数量和配置能够适当地变更。

在磁轭51还形成有嵌合孔502。嵌合孔502形成于各齿中心线T上的1个部位。嵌合孔502是用于固定绝缘体57(图1)的孔。在磁轭51的外周51a形成有凹部503。凹部503是在与压缩机300(图15)的密闭容器307之间形成制冷剂通路的部分。

图3的(A)是与线圈55一起示出分割铁芯50A、绝缘膜56和绝缘体57的剖视图。图3的(B)是示出分割铁芯50A、绝缘膜56和绝缘体57的立体图。

如图3的(A)所示，绝缘膜56被配置成覆盖槽53的内表面。绝缘膜56由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂形成，厚度为0.1～0.2mm。

绝缘膜56具有覆盖磁轭51的内周51b的磁轭绝缘部56a、覆盖齿52的侧面52b的齿绝缘部56b、以及从齿绝缘部56b的端部向槽53内延伸的折返部56c。

如图3的(B)所示，绝缘体57配置于定子铁芯50的轴向的两端部。各绝缘体57是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等树脂成型体。绝缘体57具有与分割铁芯50A的嵌合孔502(图2)嵌合的未图示的凸部，通过嵌合孔502和凸部的嵌合而被固定于分割铁芯50A。

绝缘体57具有外壁部57a、主体部57b和内壁部57c。外壁部57a、主体部57b和内壁部57c分别配置于磁轭51、齿52和齿顶部52a的轴向端部。在主体部57b卷绕有线圈55，外壁部57a和内壁部57c从径向两侧引导线圈55。

绝缘膜56和绝缘体57构成使线圈55和定子铁芯50绝缘的绝缘部。但是，绝缘部不限于这种结构，只要能够使定子铁芯50和线圈55绝缘即可。

线圈55例如由磁导线构成，隔着绝缘膜56和绝缘体57而卷绕于齿52。线圈55的线径例如为0.8mm。线圈55以集中卷绕的方式例如以70匝卷绕于各齿52。另外，线圈55的线径和匝数根据所要求的转速、转矩、施加电压或槽53的截面面积来决定。

<转子的结构>

图4是示出转子1的剖视图。如图4所示，转子1具有圆筒状的转子铁芯10、安装于转子铁芯10的永磁铁20、以及固定于转子铁芯10的中央部的轴25。此外，也可以在转子铁芯10的轴向端部安装用于增大惯性的平衡配重。

转子铁芯10是在轴向上层叠电磁钢板并通过铆接等进行固定而成的。电磁钢板的板厚例如为0.1～0.7mm，这里为0.35mm。转子铁芯10具有外周10a和内周10b。外周10a和内周10b均为以轴线Ax为中心的圆形状。

在转子铁芯10的内周10b通过热压配合或压入而固定有作为旋转轴的轴25。轴25的中心轴线是上述的轴线Ax。

沿着转子铁芯10的外周10a形成有多个磁铁插入孔11。多个磁铁插入孔11在周向上等间隔地形成。各磁铁插入孔11从转子铁芯10的轴向的一端到达另一端。

在各磁铁插入孔11各配置有1个永磁铁20。各磁铁插入孔11相当于1个磁极。这里，磁铁插入孔11的数量为6，因此，磁极数为6。但是，磁极数不限于6，只要是2以上即可。

磁铁插入孔11的周向中心是极中心。将通过极中心的径向的直线称为磁极中心线P。磁铁插入孔11在与磁极中心线P垂直的方向上呈直线状延伸。相邻的2个磁极的磁极中心线P所成的角度在机械角中为60度，在电角中为180度。该角度也称为磁极间距。

在相邻的磁铁插入孔11之间、即相邻的磁极之间形成有极间部。将通过相邻的磁铁插入孔11的中间位置的径向的直线称为极间中心线N。

永磁铁20例如由含有钕(Nd)、铁(Fe)和硼(B)的钕稀土类磁铁构成。

永磁铁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。永磁铁20在与宽面垂直的方向、即厚度方向上被磁化。换言之，永磁铁20在磁化方向上具有厚度。永磁铁20的厚度例如为2mm。

在磁铁插入孔11的径向内侧形成有成为制冷剂的通路的孔部17、18。孔部17形成于磁极中心线P上，孔部18形成于极间中心线N上。此外，固定转子铁芯10的电磁钢板的铆接部19在极间中心线N上形成于比孔部18靠径向外侧的位置。但是，孔部17、18和铆接部19的配置能够适当地变更。

<用于抑制磁通的短路的结构>

接着，对在实施方式1中用于抑制磁通的短路的结构进行说明。图5是示出实施方式1的转子1与定子5的对置部分的图。被插入到磁铁插入孔11中的永磁铁20具有径向外侧的磁极面20a、径向内侧的背面20b以及周向两侧的侧端面20c。磁极面20a和背面20b均是与磁极中心线P垂直的面。

永磁铁20的厚度为磁极面20a与背面20b之间的间隔，例如为2.0mm。永磁铁20的宽度为2个侧端面20c的间隔。在实施方式1中，永磁铁20的厚度方向与磁极中心线P平行，永磁铁20的宽度方向与磁极中心线P垂直。

磁铁插入孔11具有径向外侧的外端缘11a和径向内侧的内端缘11b。磁铁插入孔11的外端缘11a与永磁铁20的磁极面20a对置，磁铁插入孔11的内端缘11b与永磁铁20的背面20b对置。

在磁铁插入孔11的内端缘11b的周向两侧形成有与永磁铁20的侧端面20c抵接的阶梯部11c。阶梯部11c从内端缘11b向磁铁插入孔11的内侧突出，其突出量例如为0.5mm。通过磁铁插入孔11的阶梯部11c限制永磁铁20在磁铁插入孔11内的位置。

此外，在磁铁插入孔11的内端缘11b与阶梯部11c之间形成有半圆形的槽部11d。槽部11d用于在电磁钢板的冲裁加工时在内端缘11b和阶梯部11c的角部不产生圆角。

在磁铁插入孔11的周向两侧形成有作为空隙的磁通屏障12。各磁通屏障12从磁铁插入孔11的周向端部朝向转子铁芯10的外周10a延伸。磁通屏障12是为了抑制相邻的磁极间的磁通的短路而设置的。

在转子铁芯10的外周10a与磁铁插入孔11之间形成有缝组16。缝组16由在径向上较长的多个缝构成。该多个缝关于磁极中心线P对称地形成。

这里，缝组16具有7条缝。更具体而言，缝组16具有形成于磁极中心线P上的缝16a、形成于缝16a的两侧的缝16b、形成于缝16b的两侧的缝16c、以及形成于缝16c的两侧的缝16d。

缝16a在磁极中心线P上延伸。缝16b、16c、16d以相对于磁极中心线P的倾斜角按照缝16b、16c、16d的顺序变大的方式延伸。缝16a、16b、16c、16d的长度按照该顺序变短。缝16a、16b、16c、16d例如具有1mm的共同的宽度。

缝组16发挥如下的作用：抑制从定子5流入的磁通在转子铁芯10的外周区域沿周向流动，此外，对永磁铁20的磁通进行整流以使转子1的表面的磁通密度分布变得平滑。因此，缝组16尽可能形成于转子铁芯10的外周10a的附近。另外，构成缝组16的缝的数量不限于7条，只要是1条以上即可。

如上所述，定子5的齿52具有与转子1对置的齿顶部52a。在齿顶部52a的周向两端形成有齿顶端部52c。在齿52的齿顶端部52c与侧面52b之间形成有相对于磁极中心线P倾斜的倾斜面52d。

在相邻的齿52之间形成有作为线圈55的收纳空间的槽53。在槽53的径向内侧形成有槽开口部54。上述的齿52的齿顶端部52c面向槽开口部54。槽开口部54成为在槽53中收纳线圈55时的入口。

在图5中，与作为说明对象的永磁铁20(即位于图5的中心的永磁铁20)对置的齿52也称为对置齿52X。此外，在周向上与对置齿52X相邻的齿52也称为相邻齿52Y。在图5所示的状态下，对置齿52X的齿中心线T和磁极中心线P位于同一直线上。

图6是放大示出图5所示的转子1的磁通屏障12的周围的图。磁通屏障12具有沿着转子铁芯10的外周10a呈圆弧状延伸的外端缘12a、作为极间部侧的端缘的侧端缘12b、作为极中心侧的端缘的前端缘12c、与外端缘12a平行地延伸的内端缘12d、以及在侧端缘12b与阶梯部11c之间延伸的基端缘12f。

侧端缘12b沿着极间中心线N延伸，前端缘12c与磁极中心线P(图5)平行地延伸。内端缘12d与外端缘12a平行地呈圆弧状延伸，基端缘12f在与磁极中心线P(图5)垂直的方向上延伸。

由磁通屏障12的外端缘12a、前端缘12c和内端缘12d包围的区域构成磁通屏障12的突出部12h，位于磁铁插入孔11的周向端部与转子铁芯10的外周10a之间。在径向上，在磁通屏障12的突出部12h与磁铁插入孔11之间存在有铁芯部分11e。

在磁通屏障12的外端缘12a与转子铁芯10的外周10a之间形成有作为薄壁部的桥部12g。优选桥部12g的径向的宽度在周向上恒定。

图7是用于说明永磁铁20、槽53和齿52的位置关系的示意图。转子1和定子5成为对置齿52X的齿中心线T和磁极中心线P位于同一直线上的位置关系。

如上所述，转子1的极数(Np)为6极，定子5的槽数(Ns)为9。即，转子1的极数与定子5的槽数之比为2：3(Np：Ns＝2：3)。该情况下，磁极间距在电角中为180度，与此相对，绕组间距在电角中为120度。

因此，在永磁铁20与对置齿52X对置的状态下，永磁铁20的宽度方向端部与相邻齿52Y的齿顶部52a对置。因此，需要在转子铁芯10形成磁通屏障12，以使永磁铁20的磁通不流入相邻齿52Y的齿顶部52a。

将从磁极中心线P到永磁铁20的侧端面20c为止的距离设为距离M。距离M是永磁铁20的宽度(2×M)的一半。在将永磁铁20的宽度设为24mm时，距离M为12mm。

将从磁极中心线P到磁通屏障12为止的距离、更具体而言为从磁极中心线P到磁通屏障12的前端缘12c为止的距离设为距离W。距离W是2个磁通屏障12的间隔(2×W)的一半。在将2个磁通屏障12的间隔设为20mm时，距离W为10mm。

从磁极中心线P到磁通屏障12为止的距离W比从磁极中心线P到永磁铁20的侧端面20c为止的距离M短(W<M)。

马达100的磁转矩跟永磁铁20的磁通与线圈55交链而产生的感应电压与流过线圈55的电流的电流值之积成比例。但是，与电流值的平方成比例地产生铜损，因此，为了提高马达效率，需要使永磁铁20的磁通更多地与线圈55交链。因此，优选永磁铁20的宽度尽可能地宽。

另一方面，在加宽了永磁铁20的宽度的情况下，从永磁铁20的宽度方向端部(包含侧端面20c的部分)出来的磁通容易经由相邻齿52Y的齿顶部52a向相邻的永磁铁20流动。即，容易产生磁通的短路。当产生这种磁通的短路时，无法有效地利用永磁铁20的磁通。

因此，在该实施方式1中，使从磁极中心线P到磁通屏障12为止的距离W比从磁极中心线P到永磁铁20的侧端面20c为止的距离M短(W<M)。由此，磁通屏障12进入永磁铁20的宽度方向端部与转子铁芯10的外周10a之间。

即，磁通屏障12遮断从永磁铁20的宽度方向端部去往相邻齿52Y的齿顶部52a的磁路，由此能够抑制上述的磁通的短路。

将通过磁通屏障12的前端缘12c且与磁极中心线P平行的直线设为直线L1。该直线L1通过槽开口部54内。更加优选直线L1在槽开口部54内位于比槽中心线S靠对置齿52X侧的位置。由此，能够使永磁铁20的两侧的2个磁通屏障12的间隔接近齿52的齿顶部52a的周向宽度。

其结果，从永磁铁20的宽度方向端部出来的磁通在2个磁通屏障12之间的区域流动，容易流入对置齿52X(参照后述的图12)。由此，与线圈55交链的磁通增加，感应电压上升。

如上所述，磁转矩是感应电压与电流值之积，因此，能够与感应电压上升相应地将电流值设定为较低。线圈55的铜损与电流值的平方成比例，因此，通过将电流值设定为较低，能够减少铜损，提高马达效率。

接着，对用于提高由磁通屏障12实现的磁通的遮断效果的结构进行说明。在图6中，转子1与定子5之间的间隔G比构成转子铁芯10的电磁钢板的板厚厚，例如为0.3～1.0mm，这里为0.75mm。另外，转子铁芯10的外周10a不限于圆形状，例如也可以是花朵形状，该情况下，将转子1与定子5之间的最小间隔设为间隔G。

此外，将磁通屏障12的外端缘12a与转子铁芯10的外周10a之间的径向的距离、即桥部12g的径向的宽度设为宽度A。另外，桥部12g的径向的宽度不需要必须恒定，也可以在周向上变化。该情况下，将桥部12g的径向的最小宽度设为宽度A。

为了抑制磁极间的磁通的短路，优选尽可能地缩窄桥部12g的宽度A，以使来自永磁铁20的磁通不通过桥部12g。因此，桥部12g的宽度A设定为比转子1与定子5之间的间隔G窄。

但是，能够进行电磁钢板的冲压加工的最小宽度与电磁钢板的板厚相等。因此，桥部12g的宽度与构成转子铁芯10的电磁钢板的板厚相等，这里为0.35mm。

磁通屏障12的外端缘12a和内端缘12d彼此平行。将外端缘12a与内端缘12d之间的径向的距离设为磁通屏障12的宽度B。另外，磁通屏障12的外端缘12a和内端缘12d不限于平行，也可以不平行。该情况下，将外端缘12a与内端缘12d之间的径向的最短距离(最小宽度)设为宽度B。

磁通屏障12的宽度B比转子1与定子5之间的间隔G宽。由此，磁通屏障12中的磁阻比气隙中的磁阻高，能够提高磁通屏障12中的磁通的遮断效果。其结果，能够抑制磁极间的磁通的短路，使更多的磁通去往对置齿52X。

将磁铁插入孔11的外端缘11a与内端缘11b之间的间隔设为宽度C。宽度C是磁铁插入孔11在永磁铁20的厚度方向上的宽度。宽度C设定为比永磁铁20的厚度大公差量，以使得能够相对于磁铁插入孔11进行永磁铁20的插拔。

磁铁插入孔11的宽度C比磁通屏障12的径向的宽度B宽。磁铁插入孔11的宽度C例如为2.00mm。

在形成磁通屏障12时，由定子5的线圈电流产生的定子磁通容易朝向磁铁插入孔11流动。通过使磁铁插入孔11的宽度C比磁通屏障12的径向的宽度B宽，能够使磁铁插入孔11中的永磁铁20的厚度方向的磁阻比磁通屏障12中的磁阻高，能够抑制永磁铁20的退磁。

对以上进行总结时，转子1的桥部12g的径向的宽度A、磁通屏障12的径向的宽度B、磁铁插入孔11的磁铁厚度方向的宽度C和定子5与转子1之间的间隔G满足A<G<B<C。由此，能够提高由磁通屏障12实现的磁通的遮断效果。

图8是示出磁通屏障12与齿52之间的位置关系的示意图。如图8所示，在磁通屏障12的内端缘12d与外端缘11a之间形成有弯曲部12e。弯曲部12e具有向侧端缘12b侧凸出的弯曲形状。

磁通屏障12的弯曲部12e在与磁铁插入孔11的外端缘11a之间的边界具有端部R1，在与内端缘12d之间的边界具有端部R2。端部R1、R2规定弯曲部12e的两端。

此外，齿52的齿顶端部52c具有径向内侧的端部E1和径向内侧的端部E2。端部E1是齿顶端部52c与齿顶部52a的转子对置面之间的边界，端部E2是齿顶端部52c与倾斜面52d之间的边界。

将通过永磁铁20的侧端面20c且与磁极中心线P平行的直线设为直线L2。直线L2是通过永磁铁20的侧端面20c上的任意点且与磁极中心线P平行的直线即可。

该直线L2通过磁通屏障12的弯曲部12e。因此，永磁铁20的磁极面20a的整体与转子铁芯10的铁芯部分接触。在永磁铁20的磁极面20a的一部分未与铁芯部分接触时，无法充分地利用从磁极面20a出来的磁通。永磁铁20的磁极面20a的整体与铁芯部分接触，由此，能够有效地利用永磁铁20的磁通。

如上所述，优选永磁铁20的宽度较宽，但是，当永磁铁20的宽度太宽时，磁通屏障12内的空隙部变小，由磁通屏障12实现的短路磁通的遮断效果可能降低。

如图9所示，永磁铁20的宽度的最大值是如下的宽度：通过永磁铁20的侧端面20c且与磁极中心线P平行的直线L2通过相邻齿52Y的齿顶端部52c。如果是该宽度，则磁通屏障12内的空隙部不会过小，能够抑制磁通流入相邻的永磁铁20。

更具体而言，如图8所示，直线L2通过磁通屏障12的弯曲部12e的端部R1、R2之间的任意部分、进而通过相邻齿52Y的齿顶端部52c的端部E1、E2之间的任意部分即可。如果这样构成，则能够加宽永磁铁20的宽度，并且抑制磁通的短路。

优选永磁铁20的宽度(2×M)比永磁铁20的两侧的2个磁通屏障12的间隔(2×W)大、且小于1.3倍。换言之，优选从磁极中心线P到永磁铁20的侧端面20c为止的距离M和从磁极中心线P到磁通屏障12的前端缘12c为止的距离W满足W<M<1.15×W。

此外，如图8所示，将在对置齿52X的齿中心线T和磁极中心线P位于同一直线上的状态下(图5)通过对置齿52X的齿顶端部52c且与磁极中心线P平行的直线设为直线L3。直线L3通过对置齿52X的齿顶端部52c的端部E1、E2之间的任意部分即可。

直线L3位于磁通屏障12的内端缘12d与缝16d之间。更具体而言，直线L3位于磁通屏障12的内端缘12d与缝16d的最接近磁通屏障12的端部16e之间。

由此，从永磁铁20的宽度方向端部出来的磁通容易在磁通屏障12与缝16d之间流动而流入对置齿52X的齿顶部52a。其结果，能够更加有效地利用永磁铁20的磁通。

<作用>

接着，对实施方式1的作用进行说明。首先，对与实施方式1进行比较的比较例进行说明。图10是示出比较例的马达101的剖视图。图11是示出比较例的马达101中的转子1与定子5的对置部分的图。

如图10所示，比较例的马达101与实施方式1的马达100的不同之处在于转子1C的磁通屏障120的形状，其他方面与实施方式1的马达100相同。

如图11所示，转子1C的磁通屏障120不具有遮断从永磁铁20的宽度方向端部去往相邻齿52Y的磁路的突出部12h(图5)。因此，从永磁铁20的宽度方向端部出来的磁通容易如图11中箭头所示流入相邻齿52Y的齿顶部52a，并经由该相邻齿52Y流向相邻的永磁铁20。

此外，在比较例中，磁通屏障120与转子铁芯10的外周10a之间的桥部125的径向的宽度比转子1与定子5之间的间隔宽。因此，从永磁铁20的宽度方向端部出来的磁通容易在桥部125沿周向流动，并流入相邻的永磁铁20。

此外，在比较例中，永磁铁20的宽度方向端部向磁通屏障120内突出，磁极面20a的一部分未与转子铁芯10的铁芯部分接触。因此，无法有效地利用从磁极面20a出来的磁通。

这样，在比较例1的马达101中，容易产生磁极间的磁通的短路，此外，无法有效地利用永磁铁20的磁通，因此，很难提高马达效率。

图12是用于说明实施方式1的马达100中的磁通的短路的抑制作用的图。在实施方式1中，通过磁通屏障12的突出部12h遮断从永磁铁20的宽度方向端部去往相邻齿52Y的磁路。因此，抑制了永磁铁20的磁通流入相邻齿52Y，更多的磁通流入对置齿52X。

此外，永磁铁20的磁极面20a的整体与转子铁芯10的铁芯部分接触，因此，能够有效地利用从磁极面20a出来的磁通。

在假设实施方式1的马达100和比较例的马达101具有相同尺寸的永磁铁20的情况下，在实施方式1的马达100中，永磁铁20的每单位体积的感应电压增加13％。因此，能够使产生相同转矩所需要的电流值减少13％，由此，能够减少铜损，提高马达效率。或者，能够使永磁铁20的体积减小13％，实现马达100的小型化和低成本化。

此外，通过磁通屏障12的前端缘12c且与磁极中心线P平行的直线L1(图7)位于槽开口部54内，因此，避开磁通屏障12而流动的磁通容易流入对置齿52X。因此，能够有效地利用从永磁铁20出来的磁通。

此外，桥部12g的径向的宽度A比转子1与定子5之间的气隙的间隔G窄，因此，抑制了通过桥部12g的磁通的流动，能够抑制经由桥部12g的磁通的短路。

此外，磁通屏障12的径向的宽度B比转子1与定子5之间的间隔G宽，因此，磁通屏障12中的磁阻比气隙中的磁阻高。由此，能够提高由磁通屏障12实现的磁通的遮断效果，有效地抑制磁通的短路。

此外，磁铁插入孔11的永磁铁20的厚度方向的宽度C比磁通屏障12的径向的宽度B宽，因此，磁铁插入孔11中的永磁铁20的厚度方向的磁阻比磁通屏障12中的磁阻高。由此，即使由于形成上述的磁通屏障12而使去往磁铁插入孔11的定子磁通增加，也能够抑制永磁铁20的退磁。

另外，以抑制磁通的短路为目的，还考虑在转子铁芯10的比磁铁插入孔11靠外周10a侧的位置形成不与磁铁插入孔11连续的空隙(侧缝)。但是，该情况下，磁铁插入孔11与侧缝之间的铁芯部分成为磁路，永磁铁20的磁通通过该磁路而流入相邻齿52Y。因此，在形成了侧缝的情况下，无法得到实施方式1这样的磁通的短路的抑制效果。

<实施方式的效果>

如以上说明的那样，在实施方式1中，转子铁芯10在磁铁插入孔11的径向外侧具有与磁铁插入孔11的周向端部连续的磁通屏障12，从磁极中心线P到磁通屏障12为止的距离W比从磁极中心线P到永磁铁20的周向的端部(即侧端面20c)为止的距离M短。此外，磁通屏障12与转子铁芯10的外周10a之间的桥部12g的径向的宽度A、磁通屏障12的径向的宽度B、磁铁插入孔在永磁铁20的厚度方向上的宽度C和转子1与定子5之间的间隔G满足A<G<B<C。

因此，能够通过磁通屏障12遮断从永磁铁20去往相邻齿52Y的齿顶部52a的磁通的流动，抑制磁极间的磁通的短路。此外，能够有效地利用永磁铁20的磁通，能够提高马达效率。进而，A<G<B<C成立，因此，能够抑制通过桥部12g的磁通的流动，提高由磁通屏障12实现的磁通的遮断效果，此外，能够抑制永磁铁20的退磁。

此外，在齿中心线T和磁极中心线P位于同一直线上的状态下，通过磁通屏障12的前端缘12c且与磁极中心线P平行的直线L1通过槽开口部54内。因此，能够使从永磁铁20出来的磁通中的更多的磁通流入对置齿52X，能够有效地利用永磁铁20的磁通。

进而，该直线L1位于比槽开口部54的周向的中心靠对置齿52X侧的位置，因此，能够使从永磁铁20出来的磁通有效地集中于对置齿52X。由此，能够更加有效地利用永磁铁20的磁通。

此外，在磁通屏障12的内端缘12d与磁铁插入孔11的外端缘11a之间形成有弯曲部12e。在齿中心线T和磁极中心线P位于同一直线上的状态下，通过弯曲部12e且与磁极中心线P平行的直线L2通过相邻齿52Y的齿顶端部52c。因此，永磁铁20的磁极面20a的整体与转子铁芯10的铁芯部分接触，能够更加有效地利用永磁铁20的磁通。

此外，在齿中心线T和磁极中心线P位于同一直线上的状态下，通过对置齿52X的齿顶部52a且与磁极中心线P平行的直线L3通过磁通屏障12与缝16d的最接近磁通屏障12的端部16e之间。因此，永磁铁20的磁通容易通过磁通屏障12与缝16d之间而流入对置齿52X，其结果，能够更加有效地利用永磁铁20的磁通。

此外，转子1的极数与定子5的槽数之比为2：3，线圈55以集中卷绕的方式卷绕于齿52，因此，磁极间距比绕组间距大，永磁铁20的磁通容易流入相邻齿52Y。在该实施方式1中，能够通过磁通屏障12遮断永磁铁20的磁通朝向相邻齿52Y的流入，因此，在极数与槽数之比为2：3的马达100中，能够有效地抑制磁通的短路。

实施方式2

接着，对实施方式2进行说明。图13是示出实施方式2中的转子1A与定子5的对置部分的剖视图。实施方式2的转子1A在各磁极具有V字状的磁铁插入孔41，在磁铁插入孔41中插入有2个永磁铁21。其他结构与实施方式1相同。

磁铁插入孔41形成为其周向的中心向内周侧凸出的V字状。磁铁插入孔41的周向的中心为极中心，通过极中心的径向的直线为磁极中心线P。

在磁铁插入孔41中，在磁极中心线P的两侧配置有2个永磁铁21。永磁铁21的材质与实施方式1的永磁铁20相同。永磁铁21为平板状，具有径向外侧的磁极面21a、径向内侧的背面21b和周向两侧的侧端面21c。

磁铁插入孔41具有径向外侧的外端缘41a和径向内侧的内端缘41b。磁铁插入孔41的外端缘41a与永磁铁21的磁极面21a对置，磁铁插入孔41的内端缘41b与永磁铁21的背面21b对置。

在磁铁插入孔41的内端缘41b的周向两侧形成有与永磁铁21的侧端面21c抵接的阶梯部41c。此外，在磁铁插入孔41的内端缘41b与阶梯部41c之间形成有槽部41d(图14)。阶梯部41c和槽部41d与实施方式1中说明的阶梯部11c和槽部11d相同。此外，也可以在磁铁插入孔41的周向中央形成永磁铁21的定位用的凸部。

在磁铁插入孔41的周向两端形成有磁通屏障12。各磁通屏障12从磁铁插入孔41的周向端部朝向转子铁芯10的外周10a延伸。在转子铁芯10的外周10a与磁铁插入孔41之间形成有缝组16。缝组16如实施方式1中说明的那样。

图14是放大示出图13所示的转子1A的磁通屏障12的周围的图。与实施方式1同样，磁通屏障12具有外端缘12a、侧端缘12b、前端缘12c、内端缘12d和基端缘12f。在磁通屏障12的外端缘12a与转子铁芯10的外周10a之间形成有桥部12g。

由磁通屏障12的外端缘12a、前端缘12c和内端缘12d包围的突出部12h位于磁铁插入孔41的周向端部与转子铁芯10的外周10a之间。铁芯部分11e存在于磁通屏障12的突出部12h与磁铁插入孔41之间。

如图13所示，在实施方式2中，永磁铁21的宽度方向相对于磁极中心线P倾斜。因此，距离M设为从磁极中心线P到永磁铁21的侧端面21c的磁铁厚度方向的中心点为止的距离。距离W如实施方式1中说明的那样。距离W比距离M短(W<M)。

此外，与实施方式1同样，转子1A的桥部12g的径向的宽度A、磁通屏障12的径向的宽度B、磁铁插入孔41的磁铁厚度方向的宽度C以及转子1A与定子5之间的间隔G满足A<G<B<C。

此外，如图14所示，在对置齿52X的齿中心线T和磁极中心线P位于同一直线上的状态下，通过磁通屏障12的前端缘12c且与磁极中心线P平行的直线L1通过槽开口部54内。

此外，在对置齿52X的齿中心线T和磁极中心线P位于同一直线上的状态下，通过永磁铁21的侧端面21c且与磁极中心线P平行的直线L2通过磁通屏障12的弯曲部12e，进而通过相邻齿52Y的齿顶端部52c。

此外，在对置齿52X的齿中心线T和磁极中心线P位于同一直线上的状态下，通过对置齿52X的齿顶部52a且与磁极中心线P平行的直线L3通过磁通屏障12的内端缘12d与缝16d的最接近磁通屏障12的端部16e之间。

由于如以上那样构成，因此，在实施方式2中，也与实施方式1同样，能够通过磁通屏障12遮断从永磁铁21去往相邻齿52Y的齿顶部52a的磁通的流动，抑制磁极间的磁通的短路。此外，能够有效地利用永磁铁21的磁通，能够提高马达效率。

另外，这里，在各磁铁插入孔41配置有2个永磁铁21，但是，也可以在各磁铁插入孔配置3个以上的永磁铁。

<压缩机>

接着，对能够应用实施方式1、2的马达的压缩机300进行说明。图15是示出压缩机300的剖视图。这里，压缩机300是旋转压缩机，具有密闭容器307、配设于密闭容器307内的压缩机构301、以及对压缩机构301进行驱动的马达100。

压缩机构301具有：气缸302，其具有气缸室303；马达100的轴25；旋转活塞304，其固定于轴25；叶片(未图示)，其将气缸室303内分成吸入侧和压缩侧；以及上部框架305和下部框架306，其封闭气缸室303的轴向端面。在上部框架305和下部框架306分别装配有上部排出消声器308和下部排出消声器309。

密闭容器307是圆筒状的容器。在密闭容器307的底部贮留有对压缩机构301的各滑动部进行润滑的冷冻机油(未图示)。轴25通过作为轴承部的上部框架305和下部框架306保持成能够旋转。

气缸302在内部具有气缸室303，旋转活塞304在气缸室303内进行偏心旋转。轴25具有偏心轴部，旋转活塞304与该偏心轴部嵌合。

马达100的定子5通过热压配合、压入或焊接等方法组装于密闭容器307的框架的内侧。从固定于密闭容器307的玻璃端子311向定子5的线圈55供给电力。轴25固定于转子1的内周10b。

在密闭容器307的外部安装有储液器310。储液器310具有供制冷剂气体从制冷剂回路流入的吸入管314、以及贮留液体制冷剂的液体制冷剂贮留部315。在液体制冷剂与制冷剂气体一起从吸入管314流入的情况下，液体制冷剂被贮留于液体制冷剂贮留部315，制冷剂气体被供给到压缩机300。储液器310发挥消声效果，因此也被称为吸气消声器。

在密闭容器307固定有吸入管313，经由该吸入管313从储液器310向气缸302供给制冷剂气体。此外，在密闭容器307的上部设置有将制冷剂排出到外部的排出管312。

作为压缩机300的制冷剂，例如也可以使用R410A、R407C或R22等，但是，从防止地球温室效应的观点来看，优选使用GWP(地球温室效应系数)低的制冷剂。作为GWP低的制冷剂，例如能够使用以下的制冷剂。

(1)首先，能够使用在组成中具有碳双键的卤代烃、例如HFO(Hydro-Fluoro-Orefin)-1234yf(CF₃CF＝CH₂)。HFO-1234yf的GWP为4。

(2)此外，也可以使用在组成中具有碳双键的烃、例如R1270(丙烯)。R1270的GWP为3，比HFO-1234yf低，但是，可燃性比HFO-1234yf高。

(3)此外，也可以使用包含在组成中具有碳双键的卤代烃和在组成中具有碳双键的烃中的至少任意一方的混合物、例如HFO-1234yf和R32的混合物。上述的HFO-1234yf是低压制冷剂，因此存在压损变大的倾向，可能导致制冷循环(特别是蒸发器)的性能降低。因此，在实用方面优选使用与相比于HFO-1234yf为高压制冷剂的R32或R41混合的混合物。

压缩机300的动作如以下那样。从储液器310供给的制冷剂气体通过吸入管313被供给到气缸302的气缸室303内。在马达100通过逆变器的通电被驱动而使转子1旋转时，轴25与转子1一起旋转。然后，与轴25嵌合的旋转活塞304在气缸室303内进行偏心旋转，制冷剂在气缸室303内被压缩。在气缸室303中被压缩后的制冷剂通过排出消声器308、309，进而通过转子1的孔部17、18等(图4)在密闭容器307内上升。在密闭容器307内上升后的制冷剂从排出管312排出，被供给到制冷循环的高压侧。

压缩机300的马达100如实施方式1、2中说明的那样具有高马达效率，因此，能够提高压缩机300的运转效率。

另外，实施方式1、2的马达100不限于利用于旋转压缩机，还能够利用于其他种类的压缩机。

<空调装置>

接着，对具有图15的压缩机300的作为制冷循环装置的空调装置400进行说明。图16是示出具有图15所示的压缩机300的空调装置400的图。空调装置400具有压缩机300、作为切换阀的四通阀401、对制冷剂进行冷凝的冷凝器402、对制冷剂进行减压的减压装置403、以及使制冷剂蒸发的蒸发器404。

压缩机300、冷凝器402、减压装置403和蒸发器404通过制冷剂配管407连结，构成制冷剂回路。此外，压缩机300具有与冷凝器402对置的室外送风机405和与蒸发器404对置的室内送风机406。

空调装置400的动作如下所述。压缩机300对吸入的制冷剂进行压缩，将其作为高温高压的制冷剂气体而送出。四通阀401对制冷剂的流动方向进行切换，在制冷运转时，如图16中实线所示，使从压缩机300送出的制冷剂向冷凝器402流动。

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送出的室外空气之间的热交换，对制冷剂进行冷凝，将其作为液体制冷剂而送出。减压装置403使从冷凝器402送出的液体制冷剂膨胀，将其作为低温低压的液体制冷剂而送出。

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之间的热交换，使制冷剂蒸发，将其作为制冷剂气体而送出。在蒸发器404中被夺走热的空气通过室内送风机406被供给到室内。

另外，在制热运转时，四通阀401将从压缩机300送出的制冷剂送出到蒸发器404。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具有通过应用各实施方式中说明的马达100而提高了运转效率的压缩机300，因此，能够提高空调装置400的运转效率。另外，这里，作为制冷循环装置的一例，对空调装置400进行了说明，但是，也可以是其他制冷循环装置、例如冰箱等。

以上对优选的实施方式进行了具体说明，但是，能够根据上述的实施方式进行各种改良或变形。

标号说明

1、1A：转子；5：定子；6：转子；10：转子铁芯；10a：外周；10b：内周；11、41：磁铁插入孔；11a、41a：外端缘；11b、41b：内端缘；11c、41c：阶梯部；11e：铁芯部分；12：磁通屏障；12a：外端缘；12b：侧端缘；12c：前端缘；12d：内端缘；12e：弯曲部；12f：基端缘；12g：桥部；12h：区域；16：缝组；16a、16b、16c、16d：缝；17、18：孔部；20：永磁铁；20a：磁极面；20b：背面；20c：侧端面；21：永磁铁；21a：磁极面；21b：背面；21c：侧端面；25：轴；50：定子铁芯；51：磁轭；52：齿；52a：齿顶部；52b：侧面；52c：齿顶端部；52X：对置齿；52Y：相邻齿；53：槽；54：槽开口部；55：线圈；56：绝缘膜；57：绝缘体；100、101：马达；300：压缩机；301：压缩机构；302：气缸；307：密闭容器；400：空调装置(制冷循环装置)；401：四通阀(切换阀)；402：冷凝器；403：减压装置；404：蒸发器。

Claims (12)

1.一种马达，其中，所述马达具有：

环状的定子，其在以轴线为中心的周向上延伸；以及

转子，其在以所述轴线为中心的径向上配置于所述定子的内侧，

所述转子具有：转子铁芯，其具有磁铁插入孔；以及平板状的永磁铁，其被插入到所述磁铁插入孔中，

所述转子铁芯还具有磁通屏障，该磁通屏障相对于所述磁铁插入孔形成于所述径向的外侧，并且与所述磁铁插入孔的所述周向的端部连续，

在将通过所述磁铁插入孔的所述周向的中心的所述径向的直线设为磁极中心线时，从所述磁极中心线到所述磁通屏障为止的距离W比从所述磁极中心线到所述永磁铁的所述周向的端部为止的距离M短，

形成于所述磁通屏障与所述转子铁芯的外周之间的桥部的所述径向的宽度A、所述磁通屏障的所述径向的宽度B、所述磁铁插入孔在所述永磁铁的厚度方向上的宽度C、以及转子与定子之间的间隔G满足

A<G<B<C。

2.根据权利要求1所述的马达，其中，

所述定子具有包围所述转子的磁轭、从所述磁轭朝向所述转子突出的2个以上的齿、以及形成于所述2个以上的齿之间的槽，

所述槽具有与所述转子对置的槽开口部，

在将通过所述2个以上的齿中的与所述永磁铁对置的齿的所述周向的中心且在所述径向上延伸的直线设为齿中心线时，

在所述齿中心线和所述磁极中心线位于同一直线上的状态下，通过所述磁通屏障的所述磁极中心线侧的端缘且与所述磁极中心线平行的直线通过所述槽开口部内。

3.根据权利要求2所述的马达，其中，

在所述齿中心线和所述磁极中心线位于同一直线上的状态下，通过所述磁通屏障的所述磁极中心线侧的端缘且与所述磁极中心线平行的直线位于比所述槽开口部的所述周向的中心靠与所述永磁铁对置的齿侧的位置。

4.根据权利要求2或3所述的马达，其中，

所述2个以上的齿均具有与所述转子对置的齿顶部，

所述齿顶部具有规定所述槽开口部的齿顶端部。

5.根据权利要求4所述的马达，其中，

在所述磁通屏障与所述磁铁插入孔的所述径向的外侧的端缘之间形成有弯曲部，

在所述齿中心线和所述磁极中心线位于同一直线上的状态下，通过所述弯曲部且与所述磁极中心线平行的直线通过与所述齿相邻的齿的所述齿顶端部。

6.根据权利要求4或5所述的马达，其中，

所述转子铁芯在比所述磁铁插入孔靠所述径向的外侧的区域具有缝，

通过与所述永磁铁对置的齿的所述齿顶端部且与所述磁极中心线平行的直线通过所述磁通屏障与所述缝的最接近所述磁通屏障的端部之间。

7.根据权利要求3～6中的任意一项所述的马达，其中，

在所述定子的所述2个以上的齿上分别以集中卷绕的方式卷绕有线圈，

所述转子的极数与所述齿的数量之比为2：3。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的马达，其中，

所述磁通屏障具有沿着所述转子铁芯的所述外周延伸的区域，

在所述径向上，所述转子铁芯的铁芯部分位于所述区域与所述磁铁插入孔之间。

9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的马达，其中，

所述永磁铁具有与所述转子铁芯的所述外周对置的磁极面，

所述磁极面的整体与所述转子铁芯的铁芯部分接触。

10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的马达，其中，

所述磁铁插入孔在与所述磁极中心线垂直的方向上呈直线状延伸，或者以所述中心向所述径向的内侧突出的方式呈V字状延伸。

11.一种压缩机，其中，所述压缩机具有：

权利要求1～10中的任意一项所述的马达；以及

压缩机构，其由所述马达驱动。

12.一种制冷循环装置，其中，所述制冷循环装置具有：

权利要求11所述的压缩机；

冷凝器，其对从所述压缩机送出的制冷剂进行冷凝；

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。