CN117559686A - 电动机、送风机以及空调装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电动机、送风机以及空调装置。电动机具有转子和以包围转子的方式设置的定子。转子具备具有磁体插入孔的转子铁芯和配置于磁体插入孔的永磁体，能够以旋转轴为中心旋转。定子具备具有与转子对置的齿的定子铁芯和卷绕于齿的线圈。永磁体在与定子对置的方向上具有2.1mm以上的厚度，在该厚度的方向上被磁化。转子与定子之间的最小间隔AG(mm)、在齿上的线圈的匝数Nt、流过线圈的电流的过电流阈值Ip(A)和永磁体的矫顽力的下限值Hct(kA/m)满足Hct≥0.4×(Ip×Nt/AG)+410。

Description

电动机、送风机以及空调装置
本申请是申请号为201880094688.0、申请日为2018年6月27日、发明名称为“电动机、送风机以及空调装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电动机、送风机以及空调装置。
背景技术
以往，在转子安装永磁体、在定子安装线圈的电动机被广泛使用(例如参照专利文献1)。在这样的电动机中，有时由于定子的线圈中产生的磁通而产生永磁体的退磁。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-178046号公报(参照图1、2)
发明内容
发明所要解决的技术课题
一般而言，永磁体的厚度越厚则越不易产生退磁，但由于永磁体材料的使用量增加，因此制造成本增加。另一方面，当使永磁体的厚度过薄时，虽然永磁体材料的使用量减少，但由于加工费增加，永磁体每单位重量的价格上升，结果是制造成本增加。
本发明是为了解决上述技术课题而做出的，目的在于在降低制造成本的同时抑制永磁体的退磁。
用于解决技术课题的技术方案
本发明的电动机具备：转子，具备具有磁体插入孔的转子铁芯和配置于磁体插入孔的永磁体，能够以旋转轴为中心旋转；以及定子，以包围转子的方式设置，具备具有与转子对置的齿的定子铁芯和卷绕于齿的线圈。永磁体在与定子对置的方向上具有2.1mm以上的厚度，在该厚度的方向上被磁化。转子与定子的最小间隔AG(mm)、在齿上的线圈的匝数Nt、流过线圈的电流的过电流阈值Ip(A)和永磁体的矫顽力的下限值Hct(kA/m)满足Hct≥0.4×(Ip×Nt/AG)+410。
另外，本发明的电动机具备：转子，具备具有磁体插入孔的转子铁芯和配置于磁体插入孔的永磁体，能够以旋转轴为中心旋转；以及定子，以包围转子的方式设置，具备具有与转子对置的齿的定子铁芯和卷绕于齿的线圈。永磁体在与定子对置的方向上具有3mm以上的厚度，在该厚度的方向上被磁化。永磁体的厚度为3mm以上。转子与定子的最小间隔AG(mm)、在齿上的线圈的匝数Nt、流过线圈的电流的过电流阈值Ip(A)和永磁体的矫顽力的下限值Hct(kA/m)满足Hct≥0.32×(Ip×Nt/AG)+350。
发明效果
根据本发明，能够在抑制永磁体每单位重量的价格以降低制造成本的同时抑制永磁体的退磁。
附图说明
图1为示出实施方式1的电动机的剖视图。
图2为示出实施方式1的转子的剖视图。
图3为将实施方式1的电动机的一部分放大而示出的剖视图。
图4为将实施方式1的转子的包括极间的部分放大而示出的示意图。
图5为将实施方式1的转子的一部分放大而示出的剖视图。
图6为示出永磁体的厚度与每单位重量的价格的关系的曲线图。
图7为示出Ip×Nt/AG与永磁体的矫顽力的下限值的关系的曲线图。
图8为示出Ip×Nt/AG与永磁体的矫顽力的下限值的关系的曲线图。
图9为用于说明转子中的磁化磁通的流动的示意图。
图10为示出实施方式1的电动机的控制系统的框图。
图11为示出实施方式2的转子的剖视图。
图12为示出实施方式2的转子的一部分的剖视图。
图13为用于说明实施方式2的转子的永磁体的端面位置的示意图。
图14为示出实施方式2的电动机的纵剖视图。
图15为示出实施方式2的电动机中的退磁电流与退磁率的关系的曲线图。
图16为示出应用了各实施方式的电动机的空调装置的主视图(A)和示出其室外机的剖视图(B)。
图17为示出图16的(A)所示的空调装置的制冷剂回路的示意图。
附图标记
1、1A：电动机；2、3：转子；4：树脂部(支承部)；5：定子；6：模制定子；7：基板；10：气隙；11：转轴；20：转子铁芯；20a：外周部(第1外周部)；20b：外周部(第2外周部)；21：磁体插入孔；22：磁通屏障；23：中心孔；25：永磁体；25a：外侧端部；25b：内侧端部；25c：侧端部；25e：外侧角部；30：转子铁芯；30a：外周部(第1外周部)；30b：外周部(第2外周部)；31：磁体插入孔；32：磁通屏障；33：内周；35：永磁体；35c：侧端部；35e：外侧角部；36：传感器磁体；41：内筒部；42：连结部；43：外筒部；50：定子铁芯；50a：外周；50b：内周；51：齿；52：轭；53：槽；54：绝缘部；55：线圈；60：模制树脂部；101：驱动装置；102：转换器；103：逆变器；105：控制装置；106：CPU；107：逆变器驱动电路；108：电流检测电路；500：空调装置；501：室外机；502：室内机；503：制冷剂配管；504：压缩机；505：冷凝器；506：节流装置；507：蒸发器；510：送风机(室外送风机)；511：叶轮(叶片部)；520：送风机(室内送风机)。
具体实施方式
实施方式1.
<电动机的结构>
图1为示出实施方式1的电动机1的剖视图。电动机1为具备能够旋转的转子2和以包围转子2的方式设置的环形的定子5的内转子型电动机。另外，电动机1也是在转子2嵌入有永磁体25的永磁体嵌入型电动机。在转子2与定子5之间设置有例如0.4mm的气隙(空隙)10。
以下，将作为转子2的旋转中心的轴线设为旋转轴C1，将该旋转轴C1的方向称为“轴向”。另外，将以旋转轴C1为中心的圆周方向(图1中以箭头R1示出)称为“周向”，将以旋转轴C1为中心的半径方向称为“径向”。此外，图1为与转子2的旋转轴C1正交的面的剖视图。
<定子的结构>
定子5具有定子铁芯50和卷绕于定子铁芯50的线圈55。定子铁芯50例如为在轴向上层叠多片厚度为0.2mm～0.5mm的具有磁性的层叠元件并通过铆接等固定而成。在此，层叠元件为以铁(Fe)为主要成分的电磁钢板。
定子铁芯50具有以旋转轴C1为中心的环形的轭52和从轭52向径向内侧(即向着旋转轴C1)延伸的多个齿51。齿51在周向上等间隔地配置。齿51的数量在此为12，但不限定于12。在相邻的齿51之间形成有作为容纳线圈55的空间的槽53。
齿51的在径向内侧的顶端部的周向上的宽度比齿51的其它部分的周向上的宽度宽。齿51的顶端部隔着上述的气隙10与转子2的外周对置。定子铁芯50的外周50a(即轭52的外周)及内周50b(即齿51的顶端部)均为圆环形。
如以附图标记56、57所示，将定子铁芯50的各层叠元件固定为一体的铆接部形成于定子铁芯50的轭52及齿51。但是，铆接部只要能够将层叠元件固定为一体即可，也可以形成于其它位置。
在定子铁芯50安装有作为绝缘部的绝缘件54。绝缘件54位于定子铁芯50与线圈55之间，使定子铁芯50与线圈55绝缘。作为绝缘件54，通过将树脂与定子铁芯50一体地成形、或是将作为单独部件而成形的树脂成形体组装于定子铁芯50来形成。
绝缘件54由例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等绝缘性树脂构成。另外，绝缘件54也能够由厚度0.035～0.4mm的绝缘性树脂膜构成。
线圈55隔着绝缘件54卷绕于齿51。线圈55由以铜或铝为主要成分的材料构成。线圈55卷绕于每个齿51(集中绕组)。此外，也可以在槽53内以包围线圈55的方式填充树脂(例如与绝缘件54相同的树脂)。
<转子的结构>
图2为示出转子2的剖视图。转子2具有以旋转轴C1为中心的圆筒状的转子铁芯20。转子铁芯20为在轴向上层叠多片厚度0.2～0.5mm的具有磁性的层叠元件并通过铆接等固定而成。在此，层叠元件为以铁为主要成分的电磁钢板。此外，转子铁芯20可以由将软磁性材料与树脂组合而成的树脂铁芯构成。在此转子2的直径为50mm。
转子铁芯20在径向中心具有中心孔23。中心孔23为在轴向上贯穿转子铁芯20且具有圆形截面的轴插入孔。转轴11固定于中心孔23的内侧，以能够旋转的方式被轴承12、13(图14)支承。旋转轴C1为转轴11的中心轴线。转轴11由例如铁(Fe)、镍(Ni)或铬(Cr)等金属构成。
沿着转子铁芯20的外周面形成有多个磁体插入孔21。磁体插入孔21在周向上等间隔地配置。各磁体插入孔21具有在周向上长的形状，在轴向上贯穿转子铁芯20。磁体插入孔21的数量在此为10，但不限定于10。
磁体插入孔21在与穿过在后说明的磁极中心(pole center)M1和旋转轴C1的直线(也称为磁极中心线)正交的方向上呈直线状地延伸。磁体插入孔21具有径向外侧的端部即外侧端部21a、径向内侧的端部即内侧端部21b和周向上的两端部即侧端部21c。
在各磁体插入孔21配置有永磁体25。永磁体25为平板状的构件，在与定子5对置的方向(更具体而言为转子铁芯20的径向)上具有厚度T1。永磁体25由以例如钕(Nd)或Sm(钐)为主要成分的稀土类磁体构成。此外，也可以不由稀土类磁体而由以铁为主要成分的铁氧体磁体构成。
永磁体25在厚度方向上被磁化(换言之具有各向异性)。在周向上相邻的永磁体25被配置为彼此相反的磁极向着转子铁芯20的外周侧。
由配置于磁体插入孔21内的永磁体25形成磁极。因此，转子2的磁极数为10极。但是转子2的磁极数不限定于10极。磁体插入孔21的周向中心为磁极中心M1。相邻的磁体插入孔21之间为极间M2。
永磁体25具有径向外侧的端部即外侧端部25a、径向内侧的端部即内侧端部25b和周向上的两端部即侧端部25c。永磁体25的外侧端部25a与磁体插入孔21的外侧端部21a对置，永磁体25的内侧端部25b与磁体插入孔21的内侧端部21b对置。另外，永磁体25的侧端部25c与磁体插入孔21的侧端部21c对置。
在此，在1个磁体插入孔21配置有1个永磁体25，但也可以将多个永磁体25在周向上并排配置于1个磁体插入孔21。另外，在该情况下，磁体插入孔21可以以周向中心向径向内侧突出的方式形成为V字形。
在磁体插入孔21的周向两侧形成有磁通屏障(即漏磁通抑制孔)22。各磁通屏障22具有从磁体插入孔21的外侧端部21a向径向外侧延伸的第1部分22a(图4)和从磁体插入孔21的侧端部21c向极间M2侧延伸的第2部分22b(图4)。
磁通屏障22与转子铁芯20的外周之间的铁芯部分为薄型部(也称为桥接部)。薄型部的厚度优选为与构成转子铁芯20的层叠元件的厚度相同。据此，能够抑制相邻的磁极之间的漏磁通。此外，在此磁通屏障22配置于磁体插入孔21的周向两侧，但也可以仅配置于磁体插入孔21在周向上的一侧。
图3为将电动机1的一部分放大而示出的剖视图。转子铁芯20具有在磁极中心M1处外径最大、在极间M2处外径最小的花圆形状。另一方面，定子铁芯50的内周50b为圆环形。因此，转子2与定子5的间隔(即气隙10的宽度)在磁极中心M1处为最小值G1，在极间M2为最大值G2。将该转子2与定子5的间隔的最小值G1称为转子2与定子5的最小间隔AG。
图4为将转子2的包括极间M2的部分放大而示出的图。转子铁芯20的外周具有包括磁极中心M1的外周部20a和包括极间M2的外周部20b。外周部20a、20b都是在旋转轴C1侧具有曲率中心的圆弧状部分，但曲率半径彼此不同。在此，外周部20a与外周部20b的边界E位于磁通屏障22的径向外侧。
图5为将转子2的一部分放大而示出的剖视图。在转子铁芯20的外周，相比于包括磁极中心M1的外周部20a，包括极间M2的外周部20b与定子5的内周50b(图3)的距离更远。即，与外周部20a相比较，外周部20b面对更宽的气隙10。
在该外周部20b上取作为第1点的点A1。永磁体25的侧端部25c(即周向上的端部)配置于连结点A1和旋转轴C1的直线L1上。由于转子铁芯20的外周部20b与定子5的距离远，因此通过将永磁体25的侧端部25c配置于直线L1上，来自定子5的磁通(也称为定子磁通)不易流到永磁体25的侧端部25c。虽然永磁体25的侧端部25c为容易产生退磁的部分，但通过这样配置永磁体25的侧端部25c，不易产生退磁。
更优选地，永磁体25的侧端部25c的在径向外侧的角部即外侧角部25e配置于连结点A1和旋转轴C1的直线L1上。虽然永磁体25的外侧角部25e是最容易产生退磁的部分，但通过这样配置永磁体25的外侧角部25e，不易产生退磁。
另外，如图4所示，永磁体25的外侧角部25e配置于磁通屏障22的内部，与转子铁芯20不接触。因此，流过转子铁芯20内的磁通不易到达永磁体25的外侧角部25e，其结果是更不易产生永磁体25的外侧角部25e的退磁。
<永磁体的制造成本的降低及退磁的抑制>
接下来，对永磁体25的制造成本的降低和退磁的抑制进行说明。永磁体25的退磁特性与永磁体25的厚度T1相关。一般而言，永磁体25的厚度T1越厚则越不易产生退磁(换言之抗退磁能力越大)，厚度T1越薄则越容易产生退磁(换言之抗退磁能力越小)。
另一方面，由于永磁体25的厚度T1越厚则材料的使用量越增加，因此制造成本增加。另外，当永磁体25的厚度T1过薄时，虽然材料的使用量减少，但是加工费的增加超过材料使用量的减少，制造成本增加。
图6为示出永磁体25的厚度T1(mm)与永磁体25每单位重量的价格(日元/g)的关系的曲线图。根据图6可知，当永磁体25的厚度T1薄于2.1mm时，由于加工费增加，永磁体25每单位重量的价格(日元/g)急剧增加。因此，优选在将永磁体25的厚度T1设为2.1mm以上的同时抑制永磁体25的退磁。
永磁体25的退磁是由来自定子5的磁通、即由流过线圈55的电流产生的磁通而导致的。因此，该磁通与流过线圈55的电流和缠绕于1个齿51的线圈55的匝数(圈数)Nt之积成比例。
另外，转子2与定子5的最小间隔AG越小，则从定子5到达转子2的磁通越增加，转子2与定子5的最小间隔AG越大，从定子5到达转子2的磁通越减少。
于是，在此关注于将作为流过线圈55的电流的最大值的过电流阈值Ip(A)与对于1个齿51的线圈55的匝数Nt之积Ip×Nt除以转子2与定子5的最小间隔AG(mm)而得到的值(Ip×Nt/AG)。此外，Ip×Nt/AG的单位为A/mm。
电动机1由在后说明的驱动装置101(图10)控制，以避免流过线圈55的电流超过过电流阈值(即过电流保护电平)，该过电流阈值为上述的过电流阈值Ip。过电流阈值也被称为过电流切断值。
图7为示出Ip×Nt/AG与永磁体25的矫顽力的下限值Hct(kA/m)的关系的曲线图。矫顽力是指在磁化曲线(J-H曲线)上永磁体25具有的磁极化为0的磁场的强度。
由稀土类磁体构成的永磁体25具有随着温度上升而矫顽力降低的性质。在电动机1被用于空调装置的送风机的情况下，永磁体25的温度上升至100℃。因此，将永磁体25的温度为100℃(即使用温度范围的最高温度)时的矫顽力设为矫顽力的下限值Hct。
图7中示出使永磁体25的厚度T1变为1.5mm、2.1mm、3mm、5mm、6mm这5个值时的数据。例如，在永磁体25的厚度T1为2.1mm的情况下，如果坐标(Ip×Nt/AG，Hct)在T1＝2.1mm时的曲线上、或者比它更在上，则不产生永磁体25的退磁。由于永磁体25的厚度T1越厚则越不易产生退磁，因此在厚度T1越厚时曲线越位于下方。
根据图7可知，在Ip×Nt/AG为750(A/mm)以上的区域中，Ip×Nt/AG与矫顽力的下限值Hct具有一次函数的关系。尤其是，能够以Hct＝0.4×(Ip×Nt/AG)+410的直线(图7中以虚线示出)来近似示出厚度T1为2.1mm时的数据的曲线。
由此可知，在Hct≥0.4×(Ip×Nt/AG)+410成立的情况下，能够抑制厚度T1为2.1mm以上的永磁体25的退磁。即，能够在通过将永磁体25的厚度T1设为2.1mm以上来降低制造成本的同时抑制永磁体25的退磁。
另外，如上述的图6所示，当永磁体25的厚度T1为3mm以上时，永磁体25每单位重量的价格(日元/g)为恒定。因此，更优选为在将永磁体25的厚度T1设为3mm以上的同时抑制永磁体25的退磁。
图8为在与图7同样的曲线图中以直线近似地示出厚度T1为3mm时的曲线的图。示出永磁体25的厚度T1为1.5mm、2.1mm、3mm、5mm、6mm时的数据的各曲线与图7是同样的。如图8所示，在Ip×Nt/AG为750(A/mm)以上的区域中，能够以Hct＝0.32×(Ip×Nt/AG)+350的直线来近似示出厚度T1为3mm时的数据的曲线。
由此可知，在Hct≥0.32×(Ip×Nt/AG)+350成立时，能够抑制厚度T1为3mm以上的永磁体25的退磁。即，能够在通过将永磁体25的厚度T1设为3mm以上来进一步降低制造成本的同时抑制永磁体25的退磁。
另外，在永磁体25中比较容易产生退磁的部分为磁通容易集中的侧端部25c。因此，如图5所示，永磁体25的侧端部25c配置于连结转子铁芯20的外周部20b上的点A1和旋转轴C1的直线L1上。
由于转子2与定子5之间的气隙10为空隙，因此磁阻比与由磁性材料构成的转子铁芯20大。因此，通过将永磁体25的侧端部25c配置于与定子5之间的空隙宽的外周部20b的径向内侧(即直线L1上)，定子磁通不易流入侧端部25c，能够使得不易产生永磁体25的侧端部25c的退磁。
尤其是，在永磁体25中最容易产生退磁的部分为侧端部25c的外侧角部25e。因此，如图4所示，永磁体25的外侧角部25e优选配置于连结转子铁芯20的外周部20b上的点A1和旋转轴C1的直线L1上。据此，定子磁通不易流到外侧角部25e，能够使得不易产生永磁体25的外侧角部25e的退磁。
进一步地，如图4所示，永磁体25的外侧角部25e配置于磁通屏障22内，与转子铁芯20不接触。磁通屏障22为空隙，磁阻大。由于永磁体25的外侧角部25e被空隙包围，因此流过转子铁芯20内的磁通不易到达外侧角部25e。其结果是能够使得更不易产生永磁体25的外侧角部25e的退磁。
<永磁体的厚度>
如上所述，为了降低制造成本，永磁体25的厚度T1优选为2.1mm以上。另一方面，永磁体25通常在插入于转子铁芯20的磁体插入孔21的状态下被磁化。
图9为示出永磁体25的磁化工序的示意图。配置于转子铁芯20的外周侧的磁化装置中产生的磁化磁通F穿过转子铁芯20的外周侧，流到磁体插入孔21内的永磁体25。
永磁体25的磁化方向D为厚度方向。因此，在磁化磁通F中，有助于永磁体25的磁化的仅为永磁体25的厚度方向分量。在转子2的直径为50mm的情况下，当永磁体25的厚度超过4mm(图9所示的厚度T2)时，穿过永磁体25的径向内侧区域的磁化磁通F相对于厚度方向大幅倾斜，其结果是永磁体25在径向内侧的磁化不充分。
因此，为了使永磁体25充分磁化，永磁体25的厚度T1优选为4mm以下。
<电动机的驱动装置>
接下来对驱动电动机1的驱动装置101进行说明。图10为示出驱动装置101的结构的框图。该驱动装置101可以搭载于嵌入于电动机1的基板7(图14)，也可以设置于电动机1的外部。
驱动装置101具有对电源110的输出进行整流的转换器102、向电动机1的线圈55输出交流电压的逆变器103和控制它们的控制装置105。电源110为例如200V(有效电压)的交流电源。
控制装置105具备检测逆变器103的电流值的电流检测电路108、驱动逆变器103的逆变器驱动电路107和作为逆变器控制部的CPU106。
转换器102为从电源110接受交流电压、对其进行整流及平滑化并从母线111、112输出的整流电路。转换器102具有对交流电压进行整流的桥接二极管102a、102b、102c、102d和使输出电压平滑的平滑电容器102e。将从转换器102输出的电压称为母线电压。转换器102的输出电压由控制装置105控制。
逆变器103的输入端子连接于转换器102的母线111、112。另外，逆变器103的输出端子分别经由U相、V相、W相的布线(输出线)104U、104V、104W连接于电动机1的3相的线圈部分。
逆变器103具有与U相上支路相当的U相开关元件1Ua、与U相下支路相当的U相开关元件1Ub、与V相上支路相当的V相开关元件1Va、与V相下支路相当的V相开关元件1Vb、与W相上支路相当的W相开关元件1Wa和与W相下支路相当的W相开关元件1Wb。
U相开关元件1Ua、1Ub连接于U相的布线104U。对U相开关元件1Ua并联连接有U相二极管2Ua，对U相开关元件1Ub并联连接有U相二极管2Ub。
V相开关元件1Va、1Vb连接于V相的布线104V。对V相开关元件1Va并联连接有V相二极管2Va，对V相开关元件1Vb并联连接有V相二极管2Vb。
W相开关元件1Wa、1Wb连接于W相的布线104W。另外，对W相开关元件1Wa并联连接有W相二极管2Wa，对W相开关元件1Wb并联连接有W相二极管2Wb。
各开关元件1Ua～1Wb能够由例如IGBT(绝缘栅型晶体管)等晶体管构成。各开关元件1Ua～1Wb的接通/断开由来自逆变器驱动电路107的驱动信号控制。
逆变器驱动电路107基于从CPU106输入的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，生成用于使逆变器103的各开关元件1Ua～1Wb接通/断开的驱动信号，输出至逆变器103。
在逆变器103的输入侧(例如来自转换器102的母线112)连接有电阻109，对该电阻109连接有电流检测电路108。电流检测电路108为检测逆变器103的输入侧的电流(即转换器102的母线电流)的电流值的电流检测部，在此使用分流电阻。
作为逆变器控制部的CPU106控制逆变器103。在CPU106中，基于来自空调装置500的遥控器等的运行指示信号等，向逆变器103输出逆变器驱动信号(PWM信号)。
CPU106利用电流检测电路108检测逆变器103的电流值，对检测出的电流值与预先存储的过电流阈值进行比较。在检测出的电流值为过电流阈值以上的情况下，向逆变器103输出停止信号，停止逆变器103(即，停止电动机1的旋转)。该过电流阈值为上述的过电流阈值Ip。
<实施方式的效果>
如以上说明那样，在该实施方式1中，永磁体25具有2.1mm以上的厚度T1，通过使转子2与定子5的最小间隔AG、卷绕于齿51的线圈55的匝数Nt、流过线圈55的电流的过电流阈值Ip和永磁体25的矫顽力的下限值Hct满足Hct≥0.4×(Ip×Nt/AG)+410，从而能够在抑制永磁体25每单位重量的价格以降低制造成本的同时抑制永磁体25的退磁。
另外，永磁体25具有3mm以上的厚度T1，转子2与定子5的最小间隔AG、卷绕于齿51的线圈55的匝数Nt、流过线圈55的电流的过电流阈值Ip和永磁体25的矫顽力的下限值Hct满足Hct≥0.32×(Ip×Nt/AG)+350，从而能够在将永磁体25每单位重量的价格抑制得更低以降低制造成本的同时抑制永磁体25的退磁。
另外，通过将永磁体25的厚度T1设为4mm以下，从而能够在将永磁体25插入于磁体插入孔21的状态下，将永磁体25整体充分磁化。
另外，转子铁芯20的外周具有与定子5的距离近的外周部20a(即第1外周部)和与定子5的距离远的外周部20b(即第2外周部)，在连结外周部20b上的点A1(即第1点)和旋转轴C1的直线上配置有永磁体25的侧端部25c。因此，定子磁通不易流到永磁体25的侧端部25c，能够抑制退磁。
另外，通过将永磁体25的侧端部25c的在径向外侧的角部(外侧角部25e)配置于连结转子铁芯20的外周部20b上的点A1和旋转轴C1的直线上，定子磁通不易流到永磁体25的外侧角部25e，能够提高抑制退磁的效果。
另外，由于永磁体25的外侧角部25e形成于与磁体插入孔21连续地形成的磁通屏障22内，与转子铁芯20不相接，因此转子铁芯20内的磁通不易到达永磁体25的外侧角部25e，能够进一步提高抑制退磁的效果。
实施方式2.
接下来对本发明的实施方式2进行说明。在实施方式2的电动机1A中，转子3的结构与实施方式1的电动机1不同。实施方式2的电动机1A的定子与实施方式1的电动机1的定子5同样地构成。
<转子的结构>
图11为示出实施方式2的转子3的剖视图。转子3具有以旋转轴C1为中心的圆筒状的转子铁芯30。转子铁芯30为在轴向上层叠多片厚度0.2～0.5mm的具有磁性的层叠元件并通过铆接等固定而成。层叠元件的结构如实施方式1中说明的那样。
沿着转子铁芯30的外周面形成有多个磁体插入孔31。磁体插入孔31在周向上等间隔地配置。各磁体插入孔31具有在周向上长的形状，在轴向上贯穿转子铁芯30。磁体插入孔31的数量在此为5个。在各磁体插入孔31配置有永磁体35。
由配置于各磁体插入孔31的永磁体35形成磁体磁极P1。永磁体35被配置为将彼此相同的磁极(例如N极)向着转子铁芯30的外周侧。因此，在转子铁芯30中，在相邻的永磁体35之间产生磁通在径向上流过的部分。即，形成有与永磁体35极性相反的伪磁极P2。
即，转子3在周向上交替具有5个磁体磁极P1和5个伪磁极P2。因此，转子3的极数为10极。具有这种转子构造的电动机被称为换向极型(consequent pole type)。但是转子3的极数不限定于10极。
转子铁芯30的内周33为环形，在其内侧设置有作为支承转子铁芯30的支承部的树脂部4。树脂部4相对于转轴11支承转子铁芯30，由非磁性材料、更具体而言由PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等热塑性树脂构成。树脂部4是用树脂将转子铁芯30和转轴11模制成形而得到的。
树脂部4具备在转轴11的外周面固定的内筒部41、在转子铁芯30的内周33固定的环形的外筒部43和连结内筒部41和外筒部43的多个肋条(连结部)42。
转轴11贯穿树脂部4的内筒部41。肋条42在周向上等间隔地配置，从内筒部41向径向外侧呈放射状地延伸。肋条42在周向上的位置与永磁体35的周向中心(即磁体磁极P1的磁极中心)对应。在周向上相邻的肋条42之间形成有空腔部44。与肋条42的径向外侧的端部连续地形成有外筒部43。
在换向极型的转子3中，由于在伪磁极P2处不存在永磁体，因此穿过伪磁极P2的磁通容易流向转轴11。通过在转子铁芯30与转轴11之间设置树脂部4，能够抑制向转轴11的漏磁通。
图12为示出转子铁芯30及永磁体35的剖视图。在图12中省略了树脂部4及转轴11。转子铁芯30的外周具有以各磁极(磁体磁极P1及伪磁极P2)的磁极中心为中心的外周部30a(即第1外周部)和以极间为中心的外周部30b(即第2外周部)。外周部30a、30b的形状与实施方式1中说明的外周部20a、20b是同样的。
磁体插入孔31的形状与实施方式1的磁体插入孔21是同样的。另外，在磁体插入孔31的周向两侧形成有磁通屏障32。磁通屏障32抑制磁体磁极P1与伪磁极P2之间的漏磁通。磁通屏障32的形状与实施方式1的磁通屏障22是同样的。
永磁体35的结构与实施方式1的永磁体25是同样的。即，永磁体35的厚度为2.1mm以上。另外，流过线圈55的电流的过电流阈值Ip(A)、对于1个齿51的线圈55的匝数Nt、转子3与定子5的最小间隔AG(mm)和永磁体35的矫顽力的下限值Hct满足Hct≥0.4×(Ip×Nt/AG)+410。
另外，永磁体35的厚度也可以为3mm以上。在该情况下，流过线圈55的电流的过电流阈值Ip(A)、对于1个齿51的线圈55的匝数Nt、转子3与定子5的最小间隔AG(mm)和永磁体35的矫顽力的下限值Hct满足Hct≥0.32×(Ip×Nt/AG)+350。
据此，能够在通过将永磁体35的厚度T1设为2.1mm以上(或3mm以上)来降低制造成本的同时抑制永磁体35的退磁。
图13为用于说明永磁体35的侧端部35c的位置的放大图。在图13中，将连结转子铁芯30的外周部30b上的点A1和旋转轴C1(图12)的直线设为直线L1。永磁体35的侧端部35c位于直线L1上。据此，定子磁通不易流到作为容易产生退磁的部分的永磁体35的侧端部35c，退磁被抑制。
更优选地，永磁体35的侧端部35c的在径向外侧的端部即外侧角部35e位于直线L1上。据此，定子磁通不易流到最容易产生退磁的部分即永磁体35的外侧角部35e，抑制退磁的效果提高。
另外，永磁体35的外侧角部35e位于磁通屏障32的内部，与转子铁芯30不接触。据此，流过转子铁芯30的磁通不易到达永磁体35的外侧角部35e，抑制退磁的效果进一步提高。
<电动机的结构>
图14为示出实施方式2的电动机1的侧剖视图。定子5由模制树脂部60覆盖，构成模制定子6。
模制树脂部60由例如BMC(Bulk molding compound，团状模塑料)等热固性树脂构成。模制树脂部60在图14中的左侧(在后说明的负载侧)具有开口部62，在其相反侧(在后说明的反负载侧)具有轴承支承部61。转子3从开口部62被插入于定子5内侧的中空部分。
在模制树脂部60的开口部62安装有金属制的支架15。支承转轴11的一个轴承12被保持于该支架15。另外，在支架15的外侧安装有用于防止水等向轴承12侵入的盖14。支承转轴11的另一个轴承13被保持于轴承支承部61。
转轴11从定子5向图14中的左侧突出，在其顶端部11a安装有例如送风机的叶轮。因此，将转轴11的突出侧(图14的左侧)称为“负载侧”，将相反侧(图14的右侧)称为“反负载侧”。
在定子5的反负载侧配置有基板7。在基板7安装有磁性传感器71和用于驱动电动机1的驱动电路72。磁性传感器71以与安装于转子3的传感器磁体36对置的方式配置。驱动电路72为图10所示的驱动装置101。但驱动电路72也能够设置于电动机1的外部，而不是基板7上。
另外，引线73被布线于基板7。引线73包括用于向定子5的线圈55供给电力的电源引线和用于将磁性传感器71的信号传递至外部的传感器引线。在模制树脂部60的外周部安装有用于将引线73引出至外部的引线引出部件74。
上述的树脂部4被设置于转子铁芯30的内周侧，但也覆盖转子铁芯30的轴向两端面。另外，优选为树脂部4的一部分进入磁体插入孔31的内部。据此，能够防止永磁体35从磁体插入孔31脱落。
对转子铁芯30安装有环形的传感器磁体(即位置检测用磁体)36。传感器磁体36配置于在转子铁芯30的轴向上与基板7对置的一侧，被树脂部4包围而被保持。传感器磁体36具有与转子3的极数相同数量的磁极，在周向上等间隔地配置。传感器磁体36的磁化方向为轴向，但是不限定于此。
磁性传感器71由例如霍尔IC构成，以与转子3的传感器磁体36对置的方式配置。磁性传感器71基于来自传感器磁体36的磁通(N/S)的变化，检测转子3在周向上的位置(即旋转位置)，输出检测信号。磁性传感器71不限于霍尔IC，也可以为MR元件(Magneto-Resistive，磁阻)元件、GMR(Giant-Magneto-Resistive，巨磁阻)元件、磁阻抗元件。
磁性传感器71的检测信号被输出至驱动电路72。此外，在驱动电路72配置于电动机1的外部的情况下，磁性传感器71的检测信号经由传感器引线被输出至驱动电路72。驱动电路72基于来自磁性传感器71的检测信号，根据转子3相对于定子5的相对旋转位置来控制流过线圈55的电流。
在此对使用传感器磁体36和磁性传感器71来检测转子3的旋转位置的例子进行了说明，但也可以进行根据流过线圈55的电流等来推定转子3的旋转位置的无传感器控制。
另外，在此对定子5被模制树脂部60覆盖的结构进行了说明，但也可以采用通过热套将定子5固定于壳的内侧而成的结构。另外，参照图14说明的电动机1A的结构除了转子3及树脂部4以外，也适用于实施方式1的电动机1。
图15为示出对在实施方式1的电动机1和实施方式2的电动机1A中退磁率相对于退磁电流的变化进行比较而示出的曲线图。在图15中，曲线S1示出实施方式1的电动机1的数据，曲线S2示出实施方式2的电动机1A的数据。退磁电流是指为了产生定子磁通而流过线圈55的电流。
由于实施方式2的电动机1A具有换向极型的转子3，因此永磁体35的数量少于实施方式1的电动机1。因此，由于定子磁通而退磁的部分少，不易产生永磁体35的退磁。其结果是在实施方式2的电动机1A中，增加退磁电流时的退磁率的上升被抑制为低于实施方式1的电动机1。
<实施方式的效果>
如以上说明那样，关于实施方式2的电动机1A，除了实施方式1中说明的效果之外，由于转子3为换向极型而永磁体35的数量少，从而产生退磁的部分少，因此能够更有效地防止永磁体35的退磁。
另外，由于在转子铁芯30与转轴11之间设置有由非磁性材料形成的树脂部4(即支承部)，因此能够抑制在换向极型的转子中容易产生的向转轴11的磁通泄露。
此外，在此在转子铁芯30与转轴11之间设置有树脂部4，但也可以不设置树脂部4，而是如实施方式1的转子铁芯20(图2)那样将转子铁芯30直接固定于转轴11。另外，也可以在实施方式1的转子铁芯20与转轴11之间设置如实施方式2的树脂部4。
<空调装置>
接下来对应用了上述各实施方式的电动机的空调装置进行说明。图16的(A)为示出能够应用各实施方式的电动机的空调装置500的结构的图。空调装置500具备室外机501、室内机502和连接它们的制冷剂配管503。室外机501具有送风机(即室外送风机)510。
图16的(B)为图16的(A)所示的线段16B-16B处的剖视图。室外机501具有壳体508和固定于壳体508内的框架509。作为送风机510的驱动源的电动机1通过螺钉等被固定于框架509。叶轮(叶片部)511经由毂512被安装于电动机1的转轴11。
图17为示出空调装置500的制冷剂回路的示意图。空调装置500具备压缩机504、冷凝器505、节流装置(减压装置)506和蒸发器507。压缩机504、冷凝器505、节流装置506及蒸发器507由制冷剂配管503连结而构成制冷环路。即，制冷剂按照压缩机504、冷凝器505、节流装置506及蒸发器507的顺序进行循环。
压缩机504、冷凝器505及节流装置506设置于室外机501。蒸发器507设置于室内机502。在该室内机502设置有向蒸发器507供给室内空气的送风机(即室内送风机)520。
空调装置500的工作如下所述。压缩机504将吸入的制冷剂压缩而送出。冷凝器505进行从压缩机504流入的制冷剂与室外空气的热交换，使制冷剂冷凝而液化并将其送出至制冷剂配管503。室外机501的送风机510将制冷剂在冷凝器505中冷凝时放出的热量排放至室外。节流装置506调节流过制冷剂配管503的制冷剂的压力等。
蒸发器507进行通过节流装置506而变为低压状态的制冷剂与室内空气的热交换，使制冷剂夺取空气的热量而蒸发(汽化)，并将其送出至制冷剂配管503。室内机502的送风机520将被蒸发器507夺走热量的空气(即冷风)供给至室内。
上述各实施方式的电动机1、1A以抑制永磁体25、35的退磁的方式构成。因此，通过将电动机1用作送风机510的动力源，能够长期地提高空调装置500的运行效率、降低能源消耗。
此外，在此将各实施方式的电动机1、1A用作室外机501的送风机(即室外送风机)510的驱动源，但也可以用作室内机502的送风机(即室内送风机)520的驱动源。另外，各实施方式的电动机1、1A不限于送风机，也可以用作例如压缩机504的驱动源。
另外，各实施方式的电动机1、1A不限于空调装置500，也可以作为例如换气扇、家电设备或机床的电动机来利用。
以上对本发明的优选实施方式进行了具体说明，但是本发明不限定于上述的实施方式，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。

Claims (12)

1.一种电动机，具备：
转子，具备具有磁体插入孔的转子铁芯和配置于所述磁体插入孔的永磁体，磁极数为10极，该转子能够以旋转轴为中心旋转；以及
定子，以包围所述转子的方式设置，具备具有与所述转子对置的12个齿的定子铁芯和以集中绕组方式卷绕于所述齿的线圈，
所述永磁体在与所述定子对置的方向上具有2.1mm以上且4mm以下的厚度，在所述厚度的方向上被磁化，
所述转子与所述定子的最小间隔AG(mm)、在所述齿上的所述线圈的匝数Nt、流过所述线圈的电流的过电流阈值Ip(A)和所述永磁体在所述电动机的使用温度范围的最高温度时的矫顽力Hct(kA/m)满足
Hct＝0.4×(Ip×Nt/AG)+410。
2.一种电动机，具备：
转子，具备具有磁体插入孔的转子铁芯和配置于所述磁体插入孔的永磁体，磁极数为10极，该转子能够以旋转轴为中心旋转；以及
定子，以包围所述转子的方式设置，具备具有与所述转子对置的12个齿的定子铁芯和以集中绕组方式卷绕于所述齿的线圈，
所述永磁体在与所述定子对置的方向上具有3mm以上且4mm以下的厚度，在所述厚度的方向上被磁化，
所述转子与所述定子的最小间隔AG(mm)、在所述齿上的所述线圈的匝数Nt、流过所述线圈的电流的过电流阈值Ip(A)和所述永磁体在所述电动机的使用温度范围的最高温度时的矫顽力Hct(kA/m)满足
Hct＝0.32×(Ip×Nt/AG)+350。
3.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，
所述转子在以所述旋转轴为中心的周向上的所述磁体插入孔的中心具有磁极中心，在所述周向上的所述磁体插入孔的外侧具有极间，
所述转子的外周具有穿过所述磁极中心而延伸的第1外周部和穿过所述极间而延伸的第2外周部，
从所述第1外周部至所述定子的距离比从所述第2外周部至所述定子的距离近。
4.根据权利要求3所述的电动机，其中，
所述永磁体的在所述周向上的端部位于连结所述第2外周部上的第1点和所述旋转轴的直线上。
5.根据权利要求3或4所述的电动机，其中，
所述永磁体的在所述周向上的一个端部的在以所述旋转轴为中心的径向的外侧的角部位于连结所述第2外周部上的第1点和所述旋转轴的直线上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电动机，其中，
所述转子在以所述旋转轴为中心的周向上的所述磁体插入孔的至少一侧具有与所述磁体插入孔相连的空隙，
所述永磁体的在所述周向上的一个端部的在以所述旋转轴为中心的径向的外侧的角部位于所述空隙的内部，与所述转子铁芯不相接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电动机，其中，
由所述永磁体构成第1磁极，
由所述转子铁芯的一部分构成第2磁极。
8.根据权利要求7所述的电动机，具备：
转轴；以及
支承部，设置于所述转轴与所述转子铁芯之间，由非磁性材料形成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电动机，其中，
Ip×Nt/AG的值为750A/mm以上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电动机，其中，
具有向所述线圈供给电流的逆变器和控制所述逆变器的控制装置，
当所述逆变器的电流值超过所述过电流阈值时，所述控制装置停止所述逆变器。
11.一种送风机，具备：
权利要求1至10中的任意一项所述的电动机；以及
叶片部，利用所述电动机而旋转。
12.一种空调装置，其中，
具备室外机、室内机和连结所述室外机与所述室内机的制冷剂配管，
所述室外机及所述室内机中的至少一方具有权利要求11所述的送风机。
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