CN1274080C

CN1274080C - 永久磁铁式回转电机

Info

Publication number: CN1274080C
Application number: CNB2003101231043A
Authority: CN
Inventors: 小原木春雄; 涌井真一; 高畑良一; 妹尾正治; 野间启二; 中田裕吉; 大和田弘康; 波潟誠
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2023-12-17
Also published as: KR20040075691A; HK1069927A1; CN1523749A

Abstract

本发明的目的在于提供可定子铁心由模内层叠组装、可解决噪音问题的永久磁铁式回转电机。在该电机中具有：圆筒状构架、嵌入并支承于该构架内的定子、可自由转动地设置于该定子的内侧的转子、设于该转子上的永久磁铁、形成前述定子的定子铁心、绕装于该定子铁心上的定子绕线、形成前述定子铁心处的层叠起来的许多定子铁板，其特征在于，前述各定子铁板，在其外周上具有抵接于前述构架内周上的抵接部，且该抵接部的抵接面积因定子铁板的层叠方向(轴向)的位置不同而不同。

Description

永久磁铁式回转电机

技术领域

本发明涉及转子上具有励磁用永久磁铁的永久磁铁式回转电机，特别是关于构成设于空气压缩机、冷藏库、冷冻库、或商品陈列柜等上的冷却装置的电动压缩机。

背景技术

现在，在这种永久磁铁式回转电机中，定子绕线中采用集中绕线，磁场采用稀土类的钕永久磁铁，其结果，使用这种电机的压缩机等有噪音变大的问题。作为对付此噪音的对策，例如在日本专利特开2001-342954号公报(专利文献1)所述的电动压缩机中，提出了切掉压缩机的密闭容器内壁和抵接于该内壁的定子铁心外周部的轴向一部的方案。

专利文献1

特开2001-342954号公报

在上述技术中，定子铁心最外径的外周形状有2种，在采用了由使用了空心模(ホロ一ダィ)HAC形成的夹紧(凹凸结合)的模内层叠形成定子铁心的情况下，可进行与压力容器内壁抵接的定子铁心模内层叠，但对不抵接的定子铁心有着没有基准位置而不能进行模内层叠的问题。

而且，模内层叠，是以形成定子铁心的定子铁板的外周为基准位置而使之不产生错位地堆积起来进行层叠。

本发明的目的是提供可实现由定子铁心的模内层叠进行的组装、能解决噪音问题的永久磁铁式回转电机与电动压缩机。

发明内容

本发明提供一种永久磁铁式回转电机，这种永久磁铁式回转电机具有：圆筒形构架、嵌入并支承于该构架内的定子、可自由旋转地设置于该定子的内侧的转子、设于该转子上的永久磁铁、形成前述定子的定子铁心、绕装于该定子铁心上的定子绕线、形成前述定子铁心处的层叠的许多定子铁板，其特征在于，前述定子铁心，由凹凸等的结合将前述各定子铁板形成一个结合体；前述定子铁心具有多个T型部、和设于该T型部两侧的多个切槽，将位于该切槽内的前述定子绕线绕装于前述T型部上；前述定子铁板，相应于层叠方向的位置其外径不同；将外径大的定子铁板的外周作为抵接于前述构架的内周的抵接部；在外径小的定子铁板的外周上设有抵接于前述构架的内周的突起状的抵接部；外径大的定子铁板的抵接部的抵接面积大，突起状的抵接部的抵接面积小。

各定子铁板，根据定子铁板的层叠方向(轴向)的位置而有抵接面积不同的抵接部，因此，可降低由回转电机产生的噪音。另外，由于任何定子铁板的外周都有抵接部，可实现由定子铁心的模内层叠而进行的组装。

本发明还提供一种永久磁铁式回转电机，具有圆筒形构架、嵌入该构架内并被支承的定子、自由旋转地设置在该定子的内侧的转子、设在该转子上的永久磁铁、形成上述定子的定子铁芯、绕装在该定子铁芯上的定子绕线、形成上述定子铁芯处的被层叠的许多定子铁板，上述各定子铁板在其外周上具有抵接部，该抵接部由突起部抵接上述构架的内周，其特征在于，该抵接部的周向宽度小于定子外周长的1％。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的永久磁铁式回转电机的图，是表示径向截面形状的截面图。

图2是表示本发明实施例1的永久磁铁式回转电机的图，是主要用于说明轴向截面形状的图。

图3是表示搭载了本发明实施例1的永久磁铁式回转电机的电动压缩机轴向截面形状的截面图。

图4是表示搭载了本发明实施例1的永久磁铁式回转电机的电动压缩机的噪音测定结果的图。

图5是表示搭载了本发明实施例1的永久磁铁式回转电机的电动压缩机的噪音的综合值的图。

图6是表示本发明的实施例2的永久磁铁式回转电机1的径向截面形状的截面图。

具体实施方式

以下使用图1～6详细说明本发明的实施例。在各图中共同的符号表示相同的东西。另外，这里示出4极永久磁铁式回转电机，转子的极数与定子的槽数之比为2∶3。

首先来说明本发明的实施例1。

图1示出了本发明的实施例1的永久磁铁式回转电机，示出了径向截面形状；图2示出了本发明的实施例1的永久磁铁式回转电机，主要示出其轴向截面形状；图3示出搭载了本发明实施例1的永久磁铁式回转电机的电动压缩机的轴向截面形状。

图1(a)表示直径大处的定子铁心的径向截面形状，图1(b)表示直径小处的定子铁心(外周有突起)的径向截面形状。图1(a)与图1(b)的不同在于定子铁心的外周形状。

如图1(a)所示，永久磁铁式回转电机1由定子2与转子3构成。定子2由定子铁心6与集中绕线的定子绕线8构成，所述定子铁心6由T型部4与芯背5构成，定子绕线8(由三相绕线的U相绕线8a、V相绕线8b、W相绕线8c构成)围着T型部4地卷装于T型部4间的切槽7内。在T型部4所处位置的定子铁心6的外周设半圆形的凹部80。

在此，由于永久磁铁式回转电机1是4极6槽，槽间距是电角120°。转子3在形成有用于插入转轴(图中未示出)的转轴孔9的转子铁心10的外周表面近旁形成永久磁铁插入孔11，在永久磁铁插入孔11中固定以稀土类钕做成的永久磁铁12。13是定子铁心的最外周，为与转轴同心圆形状。

在图1(b)中，14是定子铁心的外周，设定得比定子铁心的最外周13直径小一些。即，定子铁心外周13处外径大，而定子铁心的外周14处外径形成得小。

由于若将定子铁心的外周14做得过小，会使永久磁铁式回转电机1的磁特性变差，故13与14的直径偏差设定在1mm以内。

在定子铁心的外周14的外侧形成由15a与15b构成的两个突起15，突起15的外周面设定与同定子铁心的最外周13同直径。在这里，在各切槽4的外周上(凹部80间的外周)设2个突起15，但也可以只设1个，也可设任意个。

关于定子铁心的外周13与外周14，加上图2再加以详述。

图2(a)是将图1的永久磁铁式回转电机1的定子铁心最外周13与定子铁心的外周14并起来，图2(b)是图2(a)的A-A′轴向截面形状半截面，图2(c)是图2(a)的B-B′轴向截面形状的半截面。A-A′是在T型部4中央部的截面，B-B′是在切槽7中央部的截面。

在图2(b)中，转子3的转子铁心10热压配合固定于转轴16，定子2的定子铁心最外周13热压配合固定于构架30(参照图3)。

对此，在图2(c)中，定子2的定子铁心的最外周13仅以轴向长度La热压配合并固定于构架30，突起15热压配合并固定于构架30的结果，只以轴向长度(Lb-La)成为定子铁心的外周14从构架30离开的状态。即，定子铁心的最外周13处，除了凹部80外由热压配合接触于构架30的内周面。与此相对，在定子铁心的外周14处，仅突起15由热压配合抵接于构架30的内周面，其他的部位则成离开构架30的状态。

换句话说，定子铁心10是由许多定子铁板堆积形成的，任何一个定子铁板的外周都抵接于构架30的内周面。但是，抵接于构架30的内周面处的抵接部的抵接面积因堆积的层叠方向(轴向)位置不同而不同。在定子铁心最外周13处，由于除了凹部80外相抵接，抵接部的抵接面积较大；反过来，在定子铁心的外周14处，由于仅突起15(突起状的抵接部)相抵接，故抵接部的抵接面积较小。

即，虽说任何一个定子铁板的外周都抵接于前述构架内周，但其抵接部的抵接面积却因定子铁板的层叠方向(轴向)的位置不同而不同(大或小)。在图1、图2所示的实施例1中，在定子铁板的层叠方向(轴向)的中间位置，抵接部的抵接面积大；而在层叠方向(轴向)的两端侧，抵接部的抵接面积较小。

图3示出了组装入了上述本发明的永久磁铁式回转电机1的电动压缩机的截面形状。

在图3中，电动压缩机40，外观以壳体形成。壳体由圆筒状的构架30、上端侧的上盖31与下端侧的下盖32构成。构架30成为密封的容器。

在该构架30内，收纳着作为永久磁铁式回转电机1的电动要素与称作涡旋压缩机的压缩要素50。

构架30将板状钢板弯曲成圆筒状而形成的。将该构架30的上下端用上盖31与下盖32封闭而成为密闭容器。通过将上盖31与下盖32焊接于构架30而成为密闭构造。

压缩要素50，由直立于固定涡旋构件51的端板52上的涡卷状涡卷53、和直立于旋转涡旋构件54的端板55上的涡旋状涡卷56相啮合形成，由曲柄转轴16使旋转涡旋构件54旋转运动而进行压缩工作。

由固定涡旋构件51与旋转涡旋构件54形成的压缩室57(57a、57b、…)中的、位于最外径侧的压缩室，随着旋转运动向两涡旋构件51、54的中心移动，容积逐渐缩小。当压缩室57a、57b到达两涡旋构件51、54的中心近旁时，两压缩室57内的从吸入管58吸入的气体在压缩室57内被压缩后而形成的的压缩气体、从与压缩室57连通的排出口59排出。

被排出的压缩空气通过固定涡旋构件51与设于固定构件60的气体通路(图中未示出)到达固定构件60下部的构件30内，从设于构架30的侧壁上的排出管61排出到电动压缩机40外。

构成电动压缩机40的永久磁铁式回转电机1(电动要素)，由另外设置的变换器(ィンズ一タ)(图中未示出)控制，以适合于压缩动作的转速转动。在此，永久磁铁式回转电机1由定子2与转子3构成。设于转子3中的转轴16，其上侧成为曲柄轴。在转轴16的内部形成油孔62，由转轴16的转动，处于构架30下部的贮油部63的润滑油通过油孔62供给于滑动轴承式的上侧轴承部64、和滚珠轴承式的下侧辆承部65。66是接线端子，用于将从变压器来的电力供给于定子绕线8。67是基座。

这里，由构架30是将板状钢板弯曲成圆筒状的关系，内周的圆周直径尺寸精度不严，通常直径尺寸在±20μm范围内变动。其结果，热压配合于构架30内的定子2的定子铁心6不能规定构架30的内周与定子铁心6的外周在何处相接触。因此，在图3上，示出了图2(c)所示的永久磁铁式回转电机1的径截面形状，但与构架30相接触的是定子铁心最外周13(外径较大)，定子铁心的外周14(外径较小)不与构架30接触。而且，在定子铁心外周14的外周上有突起15，由于该突起15的外周与定子铁心的最外周13同直径，故与构架30的内周接触。因此，构成定子铁心6的任何一个定子铁板都与构架30的内周接触(抵接)。但是，在定子铁板的层叠方向(轴向)的中间位置抵接部的抵接面积较大，而在层叠方向(轴向)的两端侧，抵接部的抵接面积较小。

图4是以图表表示对上述电动压缩机40测定的噪音。该电动压缩机40，其冷暖气能力公称为2.2kw到2.8kw，封入制冷剂R410A进行工作。将测量用麦克风在永久磁铁式回转电机1的轴向中央部位置、并离开1m进行测定。

图4中，横轴为频率成分，纵轴为噪音，并将现有的电动压缩机与本发明的电动压缩机的测定数据一并示出。而且现有的电动压缩机，使用的为定子铁心的外周沿层叠方向(轴向)同样接触的结构。

如图4所示，对于200Hz、250Hz成分，本发明电动压缩机的噪音比现有技术的大，但在其以上的频率成分下，本发明电动压缩机的噪音比现有的小。图5表示了噪音的综合值(OA)。如图5所示，本发明电动压缩机的噪音比现有技术的低1.7dB。

这种噪音降低，是由在定子铁板的层叠方向(轴向)的中间位置增大抵接部的抵接面积、在层叠方向(轴向)的两端侧减小抵接部的抵接面积带来的，从定子铁心6的组装方面来说明该抵接部。

当然是将压力机冲裁而成的定子铁板层叠来制作定子铁心6，而这种层叠是在叫做空心模的层叠模内进行。

对应于定子铁心的最外周13(外径较大)的定子铁板，其外径与层叠模的内径相一致；但由于对应于定子铁心的外周14(外径较小)的定子铁板外径较小，因此在与层叠模的内周之间产生空隙。但是，在对应于定子铁心的外周14(外径较小)的定子铁板的外周上设有突起15，且突起15的外周与定子铁心的最外周13(外径较大)同直径。因此，尽管是外径小的定子铁板，也和对应于定子铁心的最外周13(外径较大)的定子铁板一样，在层叠模中在直径方向不会错位，可在层叠方向(轴向)以很齐整状态层叠起来。

从而，可提供减小了噪音且可使用叫做空心模的层叠模进行层叠的定子铁心。

模内层叠起来的定子铁板由HAC夹紧(凹凸的结合)形成牢固结合的一个结合体(定子铁心)。

将定子绕线8绕装于定子铁心6做成的定子2，由热压配合固定于构架30内。定子铁心6的上下侧也以突起15的热压配合固定于构架30内。但由于突起15的抵接面积小，不能期望有强的固定。定子铁心6的层叠方向(轴向)的中间位置(定子铁心的最外周13(外径较大)之处)有助于实际上的固定。虽然定子铁心6的上下侧不被强固地固定于构架30上，但是定子铁板中的每一片都不散乱，这是由HAC夹紧(凹凸的结合)而被牢固结合的缘故。

下边说明本发明实施例2。

图6示出了本发明实施例2的永久磁铁式回转电机1。图6示出了与图2(c)所示同样的截面形状。

在图6中，定子2的定子铁心最外周13仅以轴向长度La热压配合固定于构架30的左端部，而突起15热压配合固定于构架30的结果(图中未示出)，成为定子铁心外周14仅以轴向长度(Lb-La)离开构架30的状态。由此，也可以取得与图1同样的效果，可降低电动压缩机的噪音。

在图6中，定子2的定子铁心最外周13仅以轴向长度La热压配合固定于构架30的左端，但是即使将其设于右端也可得到同样的效果。但是，在定子2的定子铁心最外周13配置于构架30的两侧的情况下，中央部成为定子铁心外周14离开构架30的状态。关于这一点，不能确认噪音降低的效果。其原因尚不明确，但在由板状弯曲形成圆筒状的构架内热压配合入定子的关系上，内周圆管的精度不严，通常在直径上变动±20μm。其结果，热压配合于架30内的定子2不能规定构架30的内周与定子铁心6的外周在何处接触，推定为在构架30的轴向两侧接触而不能降低噪音。

用于本发明的电动压缩机的永久磁铁式回转电机1的定子外径为105mm，层叠厚度45mm，La为20mm，全突起15的周向宽度小于定子外周长的1％。压缩机要做落下试验，当由落下时的冲击使得定子2从构架30的热压配合位置偏移时，不满足标准。因此，改变定子层叠厚度、进行落下试验的结果为：层叠厚度为15mm(全层叠厚度的33.3％)可合格，但层叠厚度为13mm(全层叠的厚度28.9％)则不合格。另外，噪音试验的结果，La为30mm时(全层叠厚度的66.7％)的情况下，可得到降低噪音效果；但La为35mm(全层叠厚度的77.8％)的情况下，得不到降低噪音效果。因此，为了得到足够的强度与降低噪音效果最合适的是La为全层叠厚度的33％以上、且小于67％的范围。

另外，图3所示的压缩机叫做涡旋式压缩机，与其不同，还有电动要素位于上侧、压缩要素位于下侧的构造的回转式压缩机。这种回转式压缩机是在上侧无轴承的构造。这是为了降低其制造成本。而且，本发明的永磁铁式回转电机也可适用于这种回转式压缩机。

即、在涡旋式压缩机或回转式压缩机等的密闭形电动压缩机中，作为有助于实质的定子铁芯6的固定的最外周13部分的层叠厚度是定子铁芯6的层叠厚度的33％以上且小于67％的电动要素可适用本发明。另外，即使为了提高定子铁芯6的耐冲击性，通过采用点固焊那样的使构架30和最外周部分13一体化并将构架30向内侧凸的固定构造而作为最外周13部分的层叠厚度是定子铁芯6的层叠厚度的12％以上且小于67％的电动要素应用于密闭电动压缩机，也不超出本发明的范围。在采用点固焊等的固定构造时，当为了安全而考虑安全系数时，最好是具有最外周13的部分的层叠厚度是定子铁芯6的层叠厚度20％以上、且30％以下的电动要素的密闭形电动压缩机。对于这时要设置多少个固定构造，只要具有实现密闭形电动压缩机所需要的强度的必要最小限度的个数即可。

根据上述实施例，通过将抵接部分做成为突起部，可以降低噪音。另外，通过使抵接部的周向宽度小于定子外周长的1％，可以进一步降低噪音。

如上所述，如采用本发明，可提供定子铁心可由模内层叠组装起来、且噪音小的永久磁铁式回转电机及电动压缩机。

Claims

1.一种永久磁铁式回转电机，这种永久磁铁式回转电机具有：圆筒形构架、嵌入并支承于该构架内的定子、可自由旋转地设置于该定子的内侧的转子、设于该转子上的永久磁铁、形成前述定子的定子铁心、绕装于该定子铁心上的定子绕线、形成前述定子铁心处的层叠的许多定子铁板，其特征在于，

前述定子铁心，由多个前述定子铁板形成一个结合体；

前述定子铁心具有多个T型部、和设于该T型部两侧的多个切槽，将位于该切槽内的前述定子绕线绕装于前述T型部上；

前述定子铁板，相应于层叠方向的位置其外径不同；

将外径大的定子铁板的外周作为抵接于前述构架的内周的抵接部；

在外径小的定子铁板的外周上设有抵接于前述构架的内周的突起状的抵接部；

外径大的定子铁板的抵接部的抵接面积大，突起状的抵接部的抵接面积小。

2.如权利要求1所述的永久磁铁式回转电机，其特征在于，前述外径大的定子铁板配置于层叠方向的中间位置；前述外径小的定子铁板配置于层叠方向的两端侧位置。

3.如权利要求1所述的永久磁铁式回转电机，其特征在于，前述外径大的定子铁板配置于层叠方向的单侧位置；前述外径小的定子铁板配置于层叠方向的相反位置。

4.如权利要求1～3中任何一项所述的永久磁铁式回转电机，其特征在于，前述抵接面积大的一方的定子铁板的层叠厚度为定子铁心全层叠厚度的33％～67％。

5.如权利要求1～3中任何一项所述的永久磁铁式回转电机，其特征在于，上述抵接面积大的一方的定子铁板的层叠厚度是定子铁心的全层叠厚度的12％～67％。

6.如权利要求1～3中任何一项所述的永久磁铁式回转电机，其特征在于，上述抵接面积大的一方的定子铁板的层叠厚度为定子铁芯的全层叠厚度的20％～30％。

7.一种永久磁铁式回转电机，具有圆筒形构架、嵌入该构架内并被支承的定子、自由旋转地设置在该定子的内侧的转子、设在该转子上的永久磁铁、形成上述定子的定子铁芯、绕装在该定子铁芯上的定子绕线、形成上述定子铁芯处的被层叠的许多定子铁板，上述各定子铁板在其外周上具有抵接部，该抵接部由突起部抵接上述构架的内周，其特征在于，

该抵接部的周向宽度小于定子外周长的1％。