CN1287503C - 永久磁铁型电动机及使用该电动机的压缩机 - Google Patents

永久磁铁型电动机及使用该电动机的压缩机 Download PDF

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Abstract

为能由抑制磁通量密度的衰减，在不增加成本并改善电动机(20)的最大扭矩及效率的情形下，防止磁铁(32)的消磁作用，因此永久磁铁型电动机(20)包含有一个定子(21)，以及一个设置在该定子(21)内的转子(25)，其中有多个用以构成磁极的永久磁铁(32)、(32)插置于轭铁(26)的磁铁插入部分(31)、(31)内，而使得该各磁铁(32)、(32)沿着其圆周方向排成一直线，其中每一个磁铁(32)均是分成一个设置在磁铁插入部分(31)在宽度方向上的中央部分处的中央磁铁(33)，以及设置磁铁插入部分(31)的末端部分处的末端磁铁(34)、(34)，该各末端磁铁(34)、(34)具有较中央磁铁(33)为大的保磁力，而该中央磁铁(33)具有较该各末端磁铁(34)、(34)为大的磁通量密度。由于该各末端磁铁(34)、(34)是为易于为由定子电流所产生的反向磁场加以消磁，但具有较大的保磁力，因此可以防止磁铁(32)整体的消磁。在此同时，由于中央磁铁(33)难于消磁而具有较大的磁通量密度，因此可以由该较大磁通量密度来改善电动机(20)的最大扭矩及效率。

Description

永久磁铁型电动机及使用该电动机的压缩机
                        技术领域
本发明属于涉及永久磁铁型电动机及使用该电动机的压缩机的技术领域。
                        背景技术
以前，包含有用来在外壳内压缩工作气体的压缩机构，以及联结至该压缩机构上并驱动该压缩机构的电动机等的压缩机是被一般所知的，例如用在空调的冷却循环的机构。并且，做为这种的压缩机的电动机的一个例子，是使用永久磁铁型电动机的形式，其包含有定子(stator)，可由将电力通入由磁性材料制成的定子轭铁(核心)的线圈内而产生旋转磁场、以及转子，其是设置在定子内，以供在其内转动，且其中在转子轭铁(核心)的磁铁插入部位内插置有多个用以产生磁极的永久磁铁，并使得各磁铁能在其圆周方向上排列。
在类似上述的压缩机电动机中，习惯上曾建议在每一磁铁上设置在宽度方向(轭铁的圆周方向)上具有不同磁力的部位，其中该磁铁的端部具有较该磁铁的中央部分为小的磁力，以防止因为永久磁铁之间的漏磁通量之故而造成的磁通量密度降低，如日本专利早期公开的第2000-92763号中所示那样。由此种结构，经由该轭铁而自相邻的材料间泄漏出去的漏磁通量将可减少，且转子与定子间的空气间隙内的磁通量分布可以改变成大致上近似于正弦波，使其得以改善电动机的高效率及高扭矩。
此外，此种设有永久磁铁插置于轭铁的插入部位的转子会遇到转子因为在压缩机工作中的高温环境下而被加热的问题，或者若定子电流产生反向磁场，以至产生所需的压缩机扭矩，则每一永久磁铁均会被这些热及反向磁场而消磁。
为避免磁铁的消磁，亦可以使用具有大保磁力的磁铁或者在磁场方向上具有较大厚度的磁铁。但是在此种情形中，具有大保磁力的磁铁却往往磁通量密度较小的为多，为此由小磁通量密度的原故不可避免地会降低电动机的最大扭矩及效率。
相反，使用磁场方向具有较大厚度的磁铁的情形中，只是它的厚度增加量就会使磁性材料的使用增加，导致成本的上升。
                        发明内容
本发明即是针对上述的问题而开发的，其目的在于通过改善插置于转子轭铁内的每一个磁铁的特性而能在维持低成本的情形下，防止磁铁整体的消磁作用，并由抑制磁通量密度的衰减而提高电动机的最大扭矩及效率。
为达成上述目的，本发明在注意到每一个插置于转子轭铁内的磁铁并不会因反向磁场的原故而整体的被消磁，而是其中有一特别的部位会较易于被消磁这一点，因此本发明即是构造成使其每一磁铁的各部位具有不同强度的保磁力及磁通量密度，而易于消磁的部分则具有较大的保磁力，但难于消磁的部分则具有较大的磁通量密度。
具体地讲，根据本发明的第一项观点，一种永久磁铁型电动机，具有：定子(21)、及设置于定子(21)内的转子(25)，转子(25)中，产生磁极的复数个永久磁铁(32)插置于轭铁(26)的磁铁插入部位(31)内并沿着其圆周方向排列，其特征为：上述复数个永久磁铁中的各磁铁(32)沿着轭铁的圆周方向分割为复数个磁铁部分(33、34)；上述分割为复数个的磁铁部分(33、34)中，位于易消磁那一侧的磁铁部分的保磁力大于位于难消磁那一侧的磁铁部分的保磁力，而且位于难消磁那一侧的磁铁部分的磁通量密度大于位于易消磁那一侧的磁铁部分的磁通量密度。
根据上述的结构，该转子(25)的每一磁铁(32)均是由多个沿着轭铁的圆周方向分割开的磁铁(33)、(34)所组成的，而设置在易于消磁位置的磁铁具有较设在难于消磁位置的磁铁为大的保磁力。因此，位于易于例如被定子电流所造成的反向磁场加以消磁的位置处的磁铁会变成难于消磁，因此可以防止磁铁(32)整体的消磁。在此同时，由于难以消磁的磁铁具有较易于消磁的磁铁为大的磁通量密度，此较大的磁通量密度可以将整个磁铁(32)的磁通量密度维持在较大值上，因此电动机的最大扭矩及效率可改善。根据这些功能，其可以由减少磁铁(32)所用的材料的量而不增加其在磁场方向的厚度，因而在不增加成本的情形下防止磁铁(32)的消磁，并可由抑制磁通量密度的衰减而改善电动机的最大扭矩及效率。
此外，根据本发明的第二项观点，上述各磁铁(32)分成位于磁铁插入部位(31)的宽度方向中央部位的中央磁铁(33)、以及位于磁铁插入部位(31)端部的端部磁铁(34)，并且磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)靠近于轭铁(26)的外侧周边表面；上述中央磁铁(33)的保磁力大于端部磁铁(34)的保磁力，而且端部磁铁(34)的磁通量密度大于中央磁铁(33)的磁通量密度。
在每一磁铁(32)均是位于靠近于轭铁(26)的外侧周边表面的转子(25)内，该磁铁(32)在宽度方向上的中央部分是较其端部更易于消磁的。在此种情形中，该消磁作用可由本发明第二观点中的结构来防止的，其中该磁铁(32)是分割成一个位于磁铁插入部位(31)在宽度方向上的中央部分处的中央磁铁(33)，以及位于磁铁插入部位(31)的端部处的端部磁铁(34)、(34)，且该中央磁铁(33)具有较上述各端部磁铁(34)、(34)为大的保磁力。由于各难于消磁的端部磁铁(34)、(34)具有较该中央磁铁(33)为大的磁通量密度，上述各端部磁铁(34)、(34)的该磁通量密度可以改善电动机的最大扭矩和效率。
在此同时，根据本发明的第三项观点，上述各磁铁(32)分成位于磁铁插入部位(31)宽度方向中央部位的中央磁铁(33)，以及位于磁铁插入部位(31)端部的端部磁铁(34)，并且磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)远离于轭铁(26)的外侧周边表面；上述中央磁铁(33)的磁通量密度大于端部磁铁(34)的磁通量密度，而且端部磁铁(34)的保磁力大于中央磁铁(33)的保磁力。
亦即，在每一磁铁(32)均是位于远离于轭铁(26)的外侧周边表面的转子(25)内，该磁铁(32)在宽度方向上的端部是较其中央部分更易于消磁的。在此种情形中，该消磁作用可由本发明第三观点中的结构来防止的，其中上述各位于磁铁插入部位(31)在宽度方向上的端部处的端部磁铁(34)、(34)具有较中央磁铁(33)为大的保磁力。此外，由于各易于消磁的中央磁铁(33)具有较上述各端部磁铁(34)、(34)为大的磁通量密度，该中央磁铁(33)的该磁通量密度可以改善电动机的最大扭矩和效率。
根据本发明的第四项观点，磁铁插入部位(31)，具有位于轭铁(26)的圆周方向中央部位的中央插入部位(31a)、以及自改中央插入部位(31a)的两端沿着这个轭铁(26)的半径方向连续地向外延伸出去的磁通量阻挡部位(31b)；中央磁铁(33)和端部磁铁(34)仅插置于上述中央插入部位(31a)内。根据此种结构，其可达成和上述相同的功能及效果。
此外，同样的，根据本发明的第五项观点，磁铁插入部位(31)，具有位于轭铁(26)的圆周方向中央部位的中央插入部位(31a)、以及自该中央插入部位(31a)两端沿着轭铁(26)的半径方向连续地向外延伸出去的磁通量阻挡部位(31b)；中央磁铁(33)插置于上述中央插入部分(31a)内，而端部磁铁(34)则是插置于磁通量阻挡部位(31b)内。
因此，其可达成与中央磁铁(33)具有较端部磁铁(34)、(34)为大的磁通量密度，且端部磁铁(34)、(34)具有较中央磁铁(33)为大的保磁力的情形相同的功能及效果。此外，转子(25)内的磁铁(32)的磁通量变成较大，而此较大磁通量与定子(21)的磁通量间的反作用力所造成磁力扭矩，亦即电动机(20)的马达转矩，也会增大。
此外，根据本发明的第六项观点，一种永久磁铁型电动机，具有：定子(21)、及设置在定子(21)内的转子(25)，转子(25)中，产生磁极的复数个永久磁铁(32)插置于轭铁(26)的磁铁插入部(31)内并沿着其圆周方向排列，其特征为：上述复数个永久磁铁中的各磁铁(32)沿着轭铁的圆周方向的磁通量密度及保磁力各不相同；上述各磁铁(32)中易消磁部分的保磁力大于难消磁部分的保磁力，难消磁部分的磁通量密度大于易消磁部分的磁通量密度。
根据上述的结构，插置于定子(25)内的每一磁铁(32)均包含有多个沿着轭铁的圆周方向设置而分别具有不同磁通量及保磁力的部分，且该易于消磁的部分具有较难于消磁的部分为大的保磁力。因此会因为定子电流所造成的反向磁场或类似者而易于消磁的磁铁部分将变成难于消磁，因此可以防止磁铁(32)的消磁。在此同时，由于难于消磁的部分的磁通量密度是较该易于消磁的部分为大，此较大的磁通量密度可以改善电动机的最大扭矩及效率。因此，本发明的此观点亦可达成和上述本发明观点相同的功能及效果。
根据本发明的第七项观点，上述各磁铁(32)的位于磁铁插入部位(31)宽度方向的中央部位的磁铁中央部分(32a)、以及位于磁铁插入部位(31)端部的磁铁端部(32b)的磁通量密度及保磁力是各不相同的，并且磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)靠近于轭铁(26)的外侧周边表面；磁铁中央部分(32a)的保磁力大于磁铁端部(32b)的保磁力，而且磁铁端部(32b)的磁通量密度大于磁铁中央部位(32a)的磁通量密度。在此例中，其亦可达成和上述相同的功能及效果。
根据本发明的第八项观点，上述各磁铁(32)的位于磁铁插入部位(31)宽度方向的中央部位的磁铁中央部分(32a)、以及位于磁铁插入部位(31)端部的磁铁端部(32b)的磁通量密度及保磁力是各不相同的，并且磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)远离于轭铁(26)的外侧周边表面；磁铁中央部分(32a)的磁通量密度大于磁铁端部(32b)的磁通量密度，而且磁铁端部(32b)的保磁力大于磁铁中央部分(32a)的保磁力。
根据本发明的第九项观点，磁铁插入部位(31)，具有：位于轭铁(26)的圆周方向的中央部位的中央插入部位(31a)、以及自该中央插入部位(31a)两端沿着轭铁(26)的半径方向连续地向外延伸出去的磁通量阻挡部位(31b)；上述各磁铁(32)仅插置于上述中央插入部位(31a)内。根据此结构，其亦可达成和上述相同的功能及效果。
在此同时，根据本发明的第十项观点，磁铁插入部位(31)，具有：位于轭铁(26)的圆周方向上的中央部位的中央插入部位(31a)、以及自该中央插入部位(31a)的两端沿着轭铁(26)的半径方向连续地向外延伸出去的磁通量阻挡部位(31b)；上述各磁铁(32)，对磁铁插入部位(31)而言，磁铁中央部位(32a)插置于中央插入部位(31a)内，而磁铁端部(32b)插置于磁通量阻挡部位(31b)内。
因此，其可达成与磁铁中央部位(32a)具有较磁铁端部(32b)、(32b)为大的磁通量密度，且磁铁端部(32b)、(32b)具有较磁铁中央部分(33)为大的保磁力的情形相同的功能及效果。此外，类似于前面所述，转子(25)内的磁铁(32)的磁通量变成较大，而此较大磁通量与定子(21)的磁通量间的反作用力所造成磁力扭矩，亦即电动机(20)的马达转矩，也会增大。
此外，根据本发明的第十一项观点，一种压缩机，其特征为，前面所述的永久磁铁型电动机在外壳(1)内以与压缩机构(3)驱动连接的状态设置着。
                        附图说明
图1，是表示本发明第一实施例所涉及的永久磁铁型电动机的转子轭铁的平面图。
图2，是表示沿图1中II-II线所取的剖面图。
图3，是表示磁铁的放大立体图。
图4，是表示压缩机的放大剖面图。
图5，是表示本发明第二实施例的相当于第3图的图。
图6，是表示本发明第三实施例的相当于第1图的图。
图7，是表示沿第6图中VII-VII线所取的剖面图。
图8，是表示本发明第四实施例相当于第1图的图。
(符号说明)
1    外壳            2    冷却剂排放管
3    压缩机构            23   定子线圈
4    前方头部            25   转子
5    后方头部            26   转子轭铁
6    缸体                27   端部板
7    气缸                28   结合铆钉
8    固定板              29   轴心插入孔
10   摆动活塞            30   插置孔
11   曲柄轴              31   磁铁插入部位
11a  偏心部分            31a  中央插入部位
12   工作腔室            31b  磁通量阻挡部位
13   吸入孔              32   磁铁
15   冷却剂吸入管        32a  磁铁中央部位
16   电力连接部分        32b  磁铁端部
17   接头                33   中央磁铁
18   支架                34   端部磁铁
20   电动机              A    蓄积器
21   定子                C    圆顶形压缩机
22   定子轭铁
                        具体实施方式
现在将配合图式，以实施例的方式来讨论实施本发明的最佳模式。
(实施例一)
图4中表示出圆顶形压缩机(C)，其设有根据本发明第一实施例的永久磁铁型电动机。参考编号(1)代表密封的圆柱形外壳(圆顶形)，沿着垂直方向延伸。一冷却剂排放管(2)结合至外壳(1)的侧壁的上半部上，并以气密的方式于其内延伸，用以连接外壳(1)的内部和外部，其内侧端部是大致上位于外壳(1)的上方端部的中央处。
用以将被吸入而压缩的冷却剂气体排放入外壳(1)内的压缩机构(3)是设置在外壳(1)的底部。此压缩机构(3)包含有一气缸(7)，具有二个前方和后方头部(4)、(5)，设置在垂直方向上，以及一个环形的缸体(6)，以气密的方式设置在前方和后方头部(4)、(5)之间。气缸(7)由固定板(8)而固定在外壳(1)的侧壁上。由环状滚子制成的摆动活塞(10)(摆动件)设置在该缸体(6)内，而使其位于前方和后方头部(4)、(5)之间。
一根沿垂直方向延伸的曲柄轴(11)以气密方式贯穿上述各前方和后方头部(4)、(5)的中央部位。曲柄轴(11)包含有一偏心部位(11a)，且该偏心部位(11a)是插入于摆动活塞(10)的中央孔洞内，以供旋转地支撑的。摆动活塞(10)可由曲柄轴(11)的转动而绕着该曲柄轴(11)摆动，并以润滑油密封住一个位于摆动活塞(10)的外侧周边部分与缸(6)的内侧周边部分。
也就是说，在缸体(6)的内侧周边表面的某一部分上设有一道沿着垂直方向延伸的凹沟部分，以及一根设有沿着直径方向切割开的板片插入部的圆柱状摆动轴则是以其沿着垂直方向延伸的轴中央部，以可摆动的方式固定在该凹沟部分内，这些均未表示在图式中。在此同时，摆动活塞(10)包含有一个片状的板片突出部，与的形成为一体，并外侧周边表面上沿垂直方向延伸。此板片的端部是插入于设置在缸体(6)内侧周边表的凹沟部分内的摆动轴的板片插入部分内，而使其可在该板片插入部分内滑动。由摆动活塞(10)的外侧周边表面、缸体(6)的内侧周边表面和位于两侧的前方和后头部(4)、(5)等所构成的弧状表面，是由该板片加以隔间而形成一工作腔室(12)(压缩腔室)。
在缸体(6)上位于上述凹沟部分(板片部分)的二相对侧位置处设有吸入孔(13)和排放孔(未表示在任何图式中)。吸入孔(13)是联结至一根贯穿过外壳(1)的侧壁的冷却剂吸入管(15)的下游端部处，而冷却剂吸入管(15)的上游端部则是联结至一蓄积器(A)。此外，该排放孔是开通至外壳(1)的内部，而一个由导引阀构成而用来做为止回阀的排放阀(未表示在任何图式内)，是设置在该排放孔内。由曲柄轴(11)的旋转所造成的摆动活塞(10)的摆动，蓄积器(A)内的低压冷却剂气体会经由冷却剂吸入管(15)和吸入孔(13)被吸入至工作腔室(12)内。冷却剂气体会因摆动活塞(10)的摆动而造成的工作腔室(12)的体积缩减而被加以压缩，而后经过排放阀自排放孔排入至外壳(1)内。因此，气缸(1)的压力会增高，而高压的冷却剂气体则经由冷却剂排放管(2)自外壳(1)内排放出去。
在此，曲柄轴(11)的偏心部分(11a)的外侧周边表面，以及曲柄轴(11)的外侧周边表面中位于偏心部分(11a)的上侧和下侧的某些部分上分别设有润滑油排放孔，其各在任何图式中均未表示出来。这些润滑油排放孔的每一者均是连接至一道贯穿过曲柄轴(11)的中央轴心线部分的润滑油通道，而该润滑油通道的下方端部是开通至曲柄轴(11)的下方端部表面上。收纳于外壳(1)的底部内的润滑油会因曲柄轴(11)旋转时的离心力而被吸入至润滑油通道内，而后经由润滑油排放孔供应至压缩机构(3)的滑动部分处。所供应出来的润滑油有一部分会与自压缩机构(3)的排放孔排放至外壳(1)内的冷却剂气体混合而排放出去。
一永久磁铁型电动机(20)大致上设置在缸(1)的垂直方向的中央部分处，而使得其转动轴心线沿垂直方向延伸，且邻接于压缩机构(3)的上半部。电动机(20)是经由曲柄轴(11)而与压缩机构(3)相联结，并可驱动该机构(3)。电动机(20)包含有一定子(21)和一个设置成可在定子(21)内部旋转的转子(25)。定子(21)包含有一圆柱状定子轭铁(22)(定子轭铁)，其中由许多磁性钢板所构成的环状薄板是在轴心线方向(外壳(1)的垂直方向)上层叠起来，并结合成一体，而设有多道沿轴心线方向延伸而形成在其内侧周边表面上的凹沟的线圈插入部分(未表示于任何图式内)，则是沿着圆周方向等间距分隔开。此外，定子(21)包含有例如三相定子线圈(23)、(23)、...，其各是设置在上述的线圈插入部分并缠绕于定子轭铁(22)上。定子轭铁(22)的外侧周边表面是由点焊加以固定在外壳(1)的壳体的侧壁上。将电力供应至该三相定子线圈(23)、(23)、...上会使得定子轭铁(22)能产生旋转式磁场。
此外，如图1和图2中所示，转子(25)包含有圆柱状转子轭铁(26)(转子轭铁)，其中有多片由做为磁性材料的磁性钢板所构成的圆形薄板是沿着轴心方向层叠，并以填隙方式加以结合在一起，而端部板(27)、(27)是设置在转子轭铁(26)的二侧处。转子轭铁(26)和端部板(27)、(27)是由多根沿着轴心方向贯穿其各的结合铆钉(28)、(28)、...加以结合在一起。转子(25)上设有一个轴心插入孔(29)于其中央部位，而曲柄轴(11)的上方端部则是插入于该轴心插入孔(29)内，并以缩套方法与的连接在一起，以使得转子(25)能透过曲柄轴(11)来带动压缩机构(3)的摆动活塞(10)。
在转子轭铁(26)的周边部位上，环绕着轴心插入孔(29)，形成有四个沿轴心方向贯穿过定子(25)的磁铁插入部位(31)、(31)...。在每一个磁铁插入部位(31)内插置并固定有一个由稀土磁铁构成并具有矩形形状的永久磁铁(32)。定子(25)是制做成为一种磁铁插入部的型态。详细地说，每一个磁铁插入部位(31)均包含有一个中央插入部位(31a)，位于转子轭铁(26)的圆周方向上的中央部位，以及一对磁通量阻挡部位(31b)、(31b)，是自该中央部位(31a)的二侧端部延伸出去。该中央插入部位(31a)和每一个磁通量阻挡部位(31b)是形成为分别具有矩形截面的形状(条缝形状)。上述各四个磁铁插入部位(31)、(31)、...的中央插入部位(31a)、(31a)、...是环绕着轴心插入孔(29)设置，而使得他们分别构成一个大致上正方形的四个侧边，而永久磁铁(32)则是插置并固定在一个中央插入部位(31a)内。此外，每一个磁通量阻挡部位(31b)均是自中央插入部位(32a)的二侧端部向外而后大致上沿着转子轭铁(26)的径向方向延伸，而大致上平行于其旁邻的磁铁插入部位(31)的磁通量阻挡部位(31b)。
在此，磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)的位置，亦即插置于其内的磁铁(32)的位置，是设定在一个大致上环绕着转子轭铁(26)的中央和外侧周边表面间的中间位置，并远离开轭铁(26)的外侧周边表面的特定位置处。由构成四个磁极的磁铁(32)、(32)、...所产生的磁通量和由定子线圈(23)、(23)、...所构成的四个磁极所产生的磁通量的功能在于转动转子(25)，以驱动压缩机构(3)。
此外，磁铁插入部位(31)的磁通量阻挡部位(31b)是形成为空气间隙(空间)的形式，其内无任何磁铁(32)，因此其可以减少磁通量的泄漏，并做为冷却剂气体的通道。
在图式中，参考编号(30)代表结合铆钉(28)的插置孔，而参考编号(16)则代表结合至外壳(1)的上方壁部的外侧表面上的电力连接部位，可供多个接头(17)、(17)、...固定至其上。这些接头(17)、(17)、...是联结至电动机(20)的定子线圈(23)、(23)、...的端部上。此外，参考编号(18)代表用来支撑压缩机的支架，其是固定至外壳(1)的下方部位上，并与的形成为一体。
本发明的特征的一在于，如图1至图3中所示，每一个仅插置并固定于磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)的磁铁(32)均是沿着轭铁的圆周方向分割成三个部分，亦即沿着磁铁插入部位(31)内的中央插入部位(31a)的宽度方向加以分割的。也就是说，每一磁铁(32)均是由一个设置在磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)在其宽度方向上的中央部分处的平板状中央磁铁(33)，以及二个具有类似形状而位置于磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)的端部处的端部磁铁(34)、(34)等所构成的。
在此，每一个磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)的，也就是所说其内磁铁(32)的位置，是远离于转子轭铁(26)的外侧周边表面。(参阅图6中所示而将于稍后加以说明的第三实施例，以供比较。)此结构所提供的特性在于设置在磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)内的单片(未分割)的磁铁的二侧端部会因流经定子(21)的每一线圈(23)的定子电流所造成的反向磁场(定子磁通量)的故而易于被消磁，而其中央部分则较难消磁。因此，在本发明中，该设置在易于为定子电流所造成的反向磁场加以消磁的处所的二个端部磁铁(34)、(34)所具有的保磁力(保持磁性的力量)，是较设置在难于消磁的处所的中央磁铁(33)者为大，因此难于消磁的磁铁(33)具有较易于消磁的磁铁(34)、(34)为大的磁通量密度。
因此，在本发明中，当转子(25)在压缩机(C)的运转中为电动机(20)所加以转动，因的而使得由曲柄轴(11)加以联结至转子(25)上的压缩机构(3)的摆动活塞(10)进行摆动时，蓄积器(A)内的低压冷却剂气体会因摆动活塞(10)的摆动工作而经由冷却剂吸入管(15)和吸入孔(13)被吸入工作腔室(12)内。接着，冷却剂气体会因摆动活塞(10)作动而缩减工作腔室(12)的体积的故，被加以压缩，并经由排放阀，自排放孔排放至外壳(1)内，造成外壳(1)内压力增加。外壳(1)内的高压冷却剂气体会经由冷却剂排放管(2)自外壳(1)内排放出去。
在此，在电动机(20)的转子(25)内，每一个插置在轭铁(26)的磁铁插入部位(31)的中央插置部位(31a)内的磁铁(32)均是位于远离轭铁(26)的外侧周边表面处。因此，由于磁铁(32)的二侧端部均较中央部分易于受电动机(20)的定子(21)电流所产生的反向磁场加以消磁的故，所以磁铁的二侧端部均会被消磁。但是每一磁铁(32)均是分割成三部分，一个中央磁铁(33)和二个端部磁铁(34)、(34)，且该二位于易于消磁处所的端部磁铁(34)、(34)具有较位于难于消磁处所的中央磁铁(32)为大的保磁力。因此，端部磁铁(34)、(34)会变成较难于消磁，而不论定子电流所产生的反向磁场为何。因此可以防止整个磁铁(32)消磁，而不需要在磁场方向上增大磁铁(32)的厚度。
此外，位于难于消磁位置的磁铁(33)具有较位于易于消磁位置的磁铁(34)、(34)为大的磁通量密度。因此，磁铁(32)的整体磁通量密度可因为此具有大磁通量密度的中央磁铁(33)的故而维持为较大，因此可以改善电动机(20)的最大扭矩及效率。
也就是说，如上所述，上述各端部磁铁(34)、(34)的防止消磁及中央磁铁(33)所提供对于大磁通量的维持各二项功能可以防止磁铁(32)消磁，因而能因为可减少每一磁铁(32)所用的材料量而不造成成本的增加，并可由抑制磁通量密度的衰减而改善电动机(20)的最大扭矩及效率。
(实施例二)
图5中表示出本发明的第二实施例(在下文中，和图1至图4中所示者相同的零组件是以相同的参考编号标示的，且其说明亦省略)。在上述的第一实施例中，每一磁铁(32)均是分割成三个部分，即位于磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)在宽度方向上的中央部分处的中央磁铁(33)，以及位于磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)在宽度方向上的端部处的端部磁铁(34)、(34)，而上述各端部磁铁(34)、(34)具有较中央磁铁(33)为大的保磁力，但中央磁铁(33)具有较端部磁铁(34)、(34)为大的磁通量密度。但是，在第二实施例中，其是制做成磁铁(32)在宽度方向上包含有不同磁通量及保磁力。
也就是说，在此实施例中，如图5中所示，每一磁铁(32)均未如同第一实施例一样被加以分割，而是仅包含单一个磁性板体，且其磁通量及保磁力在沿着轭铁(26)的圆周方向(宽度方向)上是不同的。详细地说，每一磁铁(32)均包含有一个位于磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)在宽度方向上的中央部分处的磁铁中央部分(32a)，和位于中央插入部位(31a)的端部处的磁铁端部(32b)、(32b)，而其等各自的磁通量及保磁力是互相不同的，磁铁(32)具有此种变化的特性，可使得位于难于消磁处所的磁铁中央部分(32a)具有较位于易于消磁的磁铁端部(32b)、(32b)为大的磁通量密度，而易于消磁的磁铁端部(32b)、(32b)具有较难于消磁的磁铁中央部分(32a)为大的保磁力。
本实施例的其它零组件与第一实施例者相同。因此仅使用由单一板体构成的磁铁(32)的实施例亦可提供和第一实施例相同的功能和效果。
(实施例三)
图6及图7表示出本发明的第三实施例。不同于第一实施例，此第三实施例是制做成使中央磁铁(33)具有较大的磁通量维持力量，而端部磁铁(34)、(34)具有较大的磁通量密度。
在第三实施例中，每一磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)在电动机(20)的转子(25)的轭铁(26)上的位置，亦即其内每一磁铁(32)的位置，是设在靠近于轭铁(26)的外侧周边表面处。
每一磁铁(32)，相同于第一实施例，均是分割成三个部分，即位于磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)在宽度方向上的中央部分处的中央磁铁(33)，以及位于中央插入部位(31a)的端部处的端部磁铁(34)、(34)。但是，不同于第一实施例，该二种磁铁(33)、(34)具有不同的特性，中央磁铁(33)具有较端部磁铁(34)、(34)为大的保磁力，而端部磁铁(34)、(34)具有较中央磁铁(33)为大的磁通量密度。
也就是说，在转子(25)内，其内的每一磁铁(32)均是如第三实施例一样位于靠近于轭铁(26)的周边表面处，但却不同于第一实施例，该磁铁(32)在宽度方向上的中央部分会因为定子(21)的线圈(23)内的电流所造成的反向磁场(定子磁通量)的故而变成较其端部易于消磁。因此，可以由位于中央插入部位(31a)的宽度方向上的中央部分处的中央磁铁(3)，其具有较位于端部处的端部磁铁(34)、(34)为大的保磁力，来防止磁铁(32)整体的消磁。此外，难于消磁的端部磁铁(34)、(34)具有较中央磁铁(33)为大的磁通量密度，因此可以由端部磁铁(34)、(34)的磁通量密度来改善电动机(20)的最大扭矩及效率。因此本实施例亦可提供和第一实施例相同的功能和效果。
在此，在第三实施例中，磁铁(32)可以如同第二实施例一样由单一片板体所构成。也就是说，此单片式磁铁(32)的磁通量密度和保磁力会沿着轭铁(26)的圆周方向(磁铁(32)的宽度方向)而不同，而磁铁(32)如同第5图中所示，具有会变化的特性，使得难于消磁的磁铁端部(32b)、(32b)具有较易于消磁的磁铁中央部分(32a)为大的磁通量密度，而易于消磁的磁铁中央部分(32a)则具有较难于消磁的磁铁端部(32b)、(32b)为大的保磁力。
在此实施例中，其可以提供和上述第三实施例相同的功能及效果。
(实施例四)
图8中表示第四实施例。在此实施例中，中央磁铁(33)是插置并固定于每一磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)的大致上整个空间内，而端部磁铁(34)、(34)则是插置并固定在该二构成上述实施例中的空气间隙(空间)的磁通量阻挡部位(31b)、(31b)的大致上整个空间内。此磁通量阻挡(31b)是位于易于受到由定子电流造成的反向磁场加以消磁的位置处，且该二易于消磁的端部磁铁(34)、(34)则具有较难于消磁的中央磁铁(33)为大的保磁力，而难于消磁的中央磁铁(33)具有较易于消磁的端部磁铁(34)、(34)为大的磁通量密度。本实施例的其他基本结构是和第一实施例一样。
下面将说明此种中央磁铁(33)是插置并固定于每一磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)的大致上整个空间内而端部磁铁(34)、(34)是插置并固定在该二磁通量阻挡部位(31b)、(31b)的大致上整个空间内的第四实施例的此种结构的优点。一般而言，电动机(20)的马达扭矩是由磁力扭矩，其是由转子(25)的磁铁(32)的磁通量和定子(21)的线圈(23)的定子磁通量所造成的反作用力，以及磁阻扭矩，其是可应用在上述实施例中的理论，二者合并而得的。
此磁阻扭矩是一种用来将转子(25)自某位置转动至定子磁通量最容易流通的特定位置处的力量，其中在转子(25)的轭铁(26)具有突起的情形中，定子磁通量是否容易流通过转子(25)的程度是依其相对于转子(25)的相对位置而定。此磁通量在二侧端部位置处流通的容易度的差异愈大，其磁阻扭矩就愈大。在此，例如假设在没有磁铁插置于转子轭铁(26)的情形下，在磁铁插入部位(31)是设在轭铁(26)上的情状(A)中，不管转子(25)的位置变化为何，其在定子磁通量流动的容易度上没有差异，因而不会有磁阻扭矩。而在磁铁插入部位(31)是仅由中央插入部位(31a)所构成的情状(B)中(没有磁通量阻挡部位)，定子磁通量的流通的容易度会有一些差异，是依转子(25)的位置变化而定，因的会存在着磁阻扭矩，可将转子(25)朝向磁通量容易流通的位置处转动。此外，在磁铁插入部位(31)包含有中央插入部位(31a)和一对自中央插入部位(31a)延续地延伸出去的磁通量阻挡部位(31b)、(31b)的情况(C)中(如图1、图6和图8中所示者)，定子磁通量流通的容易度会因转子(25)位置的改变而有着重大的差异，因的而会产生较上述情况(B)为大的磁阻扭矩，用以将转子(25)朝向磁通量容易流通的位置处。这也就是要设置磁通量阻挡部位(31b)的理由。
在此，如果空气的相对导磁性，其是代表着容易使磁通量流通的程度，是等于1.00，而核心(轭铁)所具有者为1000，且磁铁所具有者为1.05。因此，和核心相较下，磁铁具有和空气程度相当的相对导磁性，因此其特性不易于让磁通量流通。因此，就由定子电流所造成的定子磁通量而言，不管是中央插入部位(31a)或磁铁阻挡部位(31b)，磁铁插入部位(31)均可以视为空气间隙(空气)。因此，上述磁阻扭矩的强度并不会因磁铁插入部位(31)(中央插入部位(31a)和磁铁阻挡部位(31b))内是否有磁铁而受影响。
在马达扭矩是由该磁阻扭矩和磁力扭矩合并而得的转子位置处，其会变成峰值的变化，因此其可依据工作状况加以控制，以使得马达扭矩成为尽可能的大。
在将中央磁铁(33)插置于磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)，且端部磁铁(34)、(34)插置于每一磁通量阻挡部位(31b)，类似第四实施例的结构，与磁铁(33)、(34)仅插置在磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)，类似于第一实施例(图1)的结构相比较下，第四实施例结构中的磁铁的磁通量是大于第一实施例的结构，因此其所具有的上述磁力扭矩同样也会变大。因此，第四实施例会具有马达扭矩大于第一实施例及类似者的效果。
在此，在第四实施例中，如同第二实施例一样，其是将具有和磁铁插入部位(31)相同形状的截面的单一板状磁铁(32)插置于磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)和磁通量阻挡部位(31b)、(31b)内，其中其磁通量密度和保磁力是沿着轭铁(26)的圆周方向(磁铁(32)的宽度方向)而不同的，且磁铁(32)具有变化的特性，使得插置在位于使其难于消磁的位置处的中央插入部位(31a)的磁铁中央部分(32a)具有较插置在位于易于消磁的位置的磁通量阻挡部位(31b)、(31b)处的磁铁端部(32b)、(32b)为大的磁通量密度，而易于消磁的磁铁端部(32b)、(32b)则具有较难于消磁的磁铁中央部分(32a)为大的保磁力。
此外，在上述的实施例中，磁铁(32)是构造成可分成三部分，即中央部分(33)、(32a)和二个端部(34)、(34)；(32b)、(32b)。但是，此磁铁亦可仅分割成二部分或是分成四个部分，其中有一个部分是位于容易消磁的处所而具有较位于难于消磁的处所的部分为大的保磁力，而该难于消磁的部分具有较易于消磁的部分为大的磁通量密度。
此外，在上述的实施例中，其是制做成每一个磁铁(32)均会被流经定子线圈(23)的定子电流所产生的反向磁场加以消磁。但是，本发明亦可应用在消磁是因为加热所造成的情形中，其中其各的保磁力及磁通量的大小会因其否易于因受热而消磁的部分而不同。
此外，在上述的实施例中，本发明是应用在做为压缩机(C)的马达的电动机(20)上。但是本发明自然亦可应用在任何具有其他不同于压缩机的用途的永久磁铁型马达上。

Claims (11)

1.一种永久磁铁型电动机，具有：定子(21)、及设置于定子(21)内的转子(25)，转子(25)中，产生磁极的复数个永久磁铁(32)插置于轭铁(26)的磁铁插入部位(31)内并沿着其圆周方向排列，其特征为：
上述复数个永久磁铁中的各磁铁(32)沿着轭铁的圆周方向分割为复数个磁铁部分(33、34)；
上述分割为复数个的磁铁部分(33、34)中，位于易消磁那一侧的磁铁部分的保磁力大于位于难消磁那一侧的磁铁部分的保磁力，而且位于难消磁那一侧的磁铁部分的磁通量密度大于位于易消磁那一侧的磁铁部分的磁通量密度。
2.根据权利要求第1项所述的永久磁铁型电动机，其特征为：
上述各磁铁(32)分成位于磁铁插入部位(31)的宽度方向中央部位的中央磁铁(33)、以及位于磁铁插入部位(31)端部的端部磁铁(34)，并且磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)靠近于轭铁(26)的外侧周边表面；
上述中央磁铁(33)的保磁力大于端部磁铁(34)的保磁力，而且端部磁铁(34)的磁通量密度大于中央磁铁(33)的磁通量密度。
3.根据权利要求第1项所述的永久磁铁型电动机，其特征为：
上述各磁铁(32)分成位于磁铁插入部位(31)宽度方向中央部位的中央磁铁(33)，以及位于磁铁插入部位(31)端部的端部磁铁(34)，并且磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)远离于轭铁(26)的外侧周边表面；
上述中央磁铁(33)的磁通量密度大于端部磁铁(34)的磁通量密度，而且端部磁铁(34)的保磁力大于中央磁铁(33)的保磁力。
4.根据权利要求第2项或第3项所述的永久磁铁型电动机，其特征为：
磁铁插入部位(31)，具有位于轭铁(26)的圆周方向中央部位的中央插入部位(31a)、以及自该中央插入部位(31a)的两端沿着这个轭铁(26)的半径方向连续地向外延伸出去的磁通量阻挡部位(31b)；
中央磁铁(33)和端部磁铁(34)仅插置于上述中央插入部位(31a)内。
5.根据权利要求第3项所述的永久磁铁型电动机，其特征为：
磁铁插入部位(31)，具有位于轭铁(26)的圆周方向中央部位的中央插入部位(31a)、以及自该中央插入部位(31a)两端沿着轭铁(26)的半径方向连续地向外延伸出去的磁通量阻挡部位(31b)；
中央磁铁(33)插置于上述中央插入部分(31a)内，而端部磁铁(34)则是插置于磁通量阻挡部位(31b)内。
6.一种永久磁铁型电动机，具有：定子(21)、及设置在定子(21)内的转子(25)，转子(25)中，产生磁极的复数个永久磁铁(32)插置于轭铁(26)的磁铁插入部(31)内并沿着其圆周方向排列，其特征为：
上述复数个永久磁铁中的各磁铁(32)沿着轭铁的圆周方向的磁通量密度及保磁力各不相同；
上述各磁铁(32)中易消磁部分的保磁力大于难消磁部分的保磁力，难消磁部分的磁通量密度大于易消磁部分的磁通量密度。
7.根据权利要求第6项所述的永久磁铁型电动机，其特征为：
上述各磁铁(32)的位于磁铁插入部位(31)宽度方向的中央部位的磁铁中央部分(32a)、以及位于磁铁插入部位(31)端部的磁铁端部(32b)的磁通量密度及保磁力是各不相同的，并且磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)靠近于轭铁(26)的外侧周边表面；
磁铁中央部分(32a)的保磁力大于磁铁端部(32b)的保磁力，而且磁铁端部(32b)的磁通量密度大于磁铁中央部位(32a)的磁通量密度。
8.根据权利要求第6项所述的永久磁铁型电动机，其特征为：
上述各磁铁(32)的位于磁铁插入部位(31)宽度方向的中央部位的磁铁中央部分(32a)、以及位于磁铁插入部位(31)端部的磁铁端部(32b)的磁通量密度及保磁力是各不相同的，并且磁铁插入部位(31)的中央插入部位(31a)远离于轭铁(26)的外侧周边表面；
磁铁中央部分(32a)的磁通量密度大于磁铁端部(32b)的磁通量密度，而且磁铁端部(32b)的保磁力大于磁铁中央部分(32a)的保磁力。
9.根据权利要求第7项或第8项所述的永久磁铁型电动机，其特征为：
磁铁插入部位(31)，具有：位于轭铁(26)的圆周方向的中央部位的中央插入部位(31a)、以及自该中央插入部位(31a)两端沿着轭铁(26)的半径方向连续地向外延伸出去的磁通量阻挡部位(31b)；
上述各磁铁(32)仅插置于上述中央插入部位(31a)内。
10.根据权利要求第8项所述的永久磁铁型电动机，其特征为：
磁铁插入部位(31)，具有：位于轭铁(26)的圆周方向上的中央部位的中央插入部位(31a)、以及自该中央插入部位(31a)的两端沿着轭铁(26)的半径方向连续地向外延伸出去的磁通量阻挡部位(31b)；
上述各磁铁(32)，对磁铁插入部位(31)而言，磁铁中央部分(32a)插置于中央插入部位(31a)内，而磁铁端部(32b)插置于磁通量阻挡部位(31b)内。
11.一种压缩机，其特征为：
权利要求第1项～第10项中任一项所述的永久磁铁型电动机在外壳(1)内以与压缩机构(3)驱动连接的状态设置着。
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