CN204118885U - 永磁铁埋入式电动机、压缩机以及制冷空调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供永磁铁埋入式电动机、压缩机以及制冷空调装置。在永磁铁埋入式电动机(1)中，在转子(5)的转子外周面(25)与磁铁插入孔(21)的径向外侧插入孔外形面(55)之间，形成有至少一个磁极中央狭缝(81a)以及多个侧部狭缝(81b)，多个侧部狭缝在磁极中央狭缝的宽度方向两侧分别至少设置有一个，磁极中央狭缝的面积比多个侧部狭缝各自的面积小，多个侧部狭缝各自的宽度比相邻的狭缝彼此之间的间隔大。

Description

永磁铁埋入式电动机、压缩机以及制冷空调装置

技术领域

本实用新型涉及永磁铁埋入式电动机、压缩机以及制冷空调装置。

背景技术

近年，由于节能意识的提高，提出了很多如下永磁铁型电动机，即，通过将保磁力较高的稀土类永磁铁用于转子而实现高效率化。但是，稀土类永磁铁价格昂贵，导致电动机的成本增加，因此，在现有的一般的永磁铁埋入式电动机的转子中，使用烧结铁素体磁铁来取代稀土类永磁铁。这样，在使用烧结铁素体磁铁来取代稀土类永磁铁的情况下，表示磁力大小的剩余磁通密度降低至约1/3。因此，尽可能增大永磁铁的表面积，由此弥补因磁力的降低而引起的扭矩不足。另外，在转子芯体的内部，设置有用于供多个永磁铁埋设的多个磁铁插入孔。在这些永磁铁的外形侧的芯体部，为了抑制在电动机产生的电磁激振力，设置有沿径向延伸的狭缝。

例如，在专利文献1中公开有如下的永磁铁埋入式电动机的转子。永磁铁埋入式电动机的转子具备层叠芯体以及轴，层叠芯体具有多个圆弧状的永磁铁以及收容该永磁铁的多个冲切孔。多个冲切孔以相对于1个极配设1个的比例设置。而且，多个冲切孔配置为圆弧的凸部侧朝向转子中心。

另外，在专利文献2所示的永磁铁埋入式电动机中，为了在永磁铁外周的芯体增大针对定子反作用磁通的磁路阻抗，对于大致沿着法线方向延伸的多个细长的狭缝，使得它们以在相对于上述法线成直角的方向上排列的方式形成，并且，在相对于上述法线大致成直角的方向上观察，对于上述狭缝与上述转子芯体的外周面之间的间隔、以及上述狭缝与上述永磁铁之间的间隔，使得它们比上述狭缝彼此之间的间隔以及上述定子的相邻的齿的磁极片彼此之间的间隔小。

另外，在专利文献3所示的永磁铁埋入式电动机的转子中，为了在磁极中心部使仅由无狭缝的磁性部形成的区域大幅扩展，形成有多个狭缝。

专利文献1：日本实开昭58-105779号公报(主要为图1)

专利文献2：日本特开2001-037186号公报(主要为图1)

专利文献3：日本特开2012-217249号公报(主要为图7)

然而，在专利文献1所示的永磁铁埋入式电动机中，以圆弧的凸部侧朝向转子中心的方式配置冲切孔，由此，虽然能够增大永磁铁的表面积，从而能够增加扭矩，但是，在因组装偏差等主要因素而使得转子的轴被偏心组装的情况下，因在定子的线圈流动的电流而产生的磁通对转子芯体进行吸引，从而存在如下问题：径向的电磁激振力增大，导致振动、噪声有所增加。

另外，在专利文献2所示的永磁铁埋入式电动机中，形成为在转子芯体的永磁铁的径向外侧的部分排列有多个细长狭缝的构造。因此，在因组装偏差等主要因素而使得转子的轴被偏心组装的情况下，存在如下问题：对径向的电磁激振力的抑制效果较小，导致振动、噪声有所增加。

并且，在专利文献3所示的永磁铁埋入式电动机中，对于转子芯体的磁极中心部而言，由于仅由磁性部形成的区域大幅扩展，因此，在因组装偏差等主要因素而使得转子的轴被偏心组装的情况下，存在如下问题：对径向的电磁激振力的抑制效果较小，导致振动、噪声有所增加。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供一种永磁铁埋入式电动机，其能够抑制因组装偏差而产生的径向磁吸引力所引起的振动、噪声。

为了实现上述目的，本实用新型的永磁铁埋入式电动机具备：定子；以及转子，其设置成与上述定子对置且能够旋转，上述转子具有转子芯体，上述转子芯体形成有多个磁铁插入孔，上述多个磁铁插入孔分别供对应的永磁铁插入，其中，在上述转子的转子外周面与上述磁铁插入孔各自的上述径向外侧插入孔外形面之间，形成有至少一个磁极中央狭缝以及多个侧部狭缝，上述磁极中央狭缝配置于对应的磁极中心，上述多个侧部狭缝在磁极中央狭缝的宽度方向两侧分别至少设置有一个，上述磁极中央狭缝的面积比上述侧部狭缝各自的面积小，对于上述多个侧部狭缝各自的宽度而言，其比相邻的上述磁极中央狭缝与上述侧部狭缝之间的间隔大，且比相邻的上述侧部狭缝彼此之间的间隔大，上述永磁铁是铁素体磁铁。

可以构成为，上述磁极中央狭缝的宽度比上述侧部狭缝各自的宽度小。

可以构成为，上述多个侧部狭缝各自的长度比上述磁极中央狭缝的长度长。

优选地，可以构成为，多个上述永磁铁以及多个上述磁铁插入孔形成为朝向上述转子的中心侧凸出的弧状。

并且，为了实现相同目的，本实用新型还提供一种压缩机，本实用新型所涉及的压缩机在密闭容器内具备电动机以及压缩单元，上述电动机是上述本实用新型所涉及的永磁铁埋入式电动机。

并且，为了实现相同目的，本实用新型还提供一种制冷空调装置，作为制冷回路的构成单元，本实用新型所涉及的制冷空调装置包括上述本实用新型所涉及的压缩机。

根据本实用新型，能够抑制因组装偏差而产生的径向磁吸引力所引起的振动、噪声。

附图说明

图1是示出本实用新型的实施方式1所涉及的永磁铁埋入式电动机的与旋转中心线正交的截面的图。

图2是放大示出图1中的转子单体的图。

图3是示出图2中未将永磁铁放置于磁铁插入孔的状态的剖视图。

图4是放大示出图2中的一个磁铁插入孔的周围部的图。

图5是本实用新型的实施方式2所涉及的形态与图4相同的图。

图6是本实用新型的实施方式3所涉及的形态与图4相同的图。

图7是搭载有永磁铁埋入式电动机的本实用新型的实施方式4所涉及的回转式压缩机的纵向剖视图。

附图标记的说明

1…永磁铁埋入式电动机；3…定子；5…转子；11…转子芯体；19…永磁铁；21…磁铁插入孔；25…转子外周面；53…径向内侧插入孔外形面；55…径向外侧插入孔外形面；57…侧端插入孔外形面；81a、181a、281a…磁极中央狭缝；81b…侧部狭缝；100…回转式压缩机；101…密闭容器；103…压缩单元；105…缸体；CL…旋转中心线；ML…磁极中心线。

具体实施方式

以下，根据附图对本实用新型的实施方式进行说明。此外，在附图中，相同的附图标记表示相同或者相应的部分。此外，图2～图6都是从图1所示那样的整体结构中去除其一部分的局部放大图，但是，优先考虑附图的清晰性，将剖面线省略。

实施方式1.

图1是示出本实用新型的实施方式1所涉及的永磁铁埋入式电动机的与旋转中心线正交的截面的图。图2是放大示出图1中的转子单体的图。图3是示出图2中未将永磁铁放置于磁铁插入孔的状态的剖视图。图4是放大示出图2中的一个磁铁插入孔的周围部的图。

永磁铁埋入式电动机1具备：定子3；以及转子5，其设置成与定子对置且能够旋转。定子3具有多个齿部7。多个齿部7分别隔着对应的槽部9而与其它齿部7相邻。多个齿部7与多个槽部9配置为，在周向上交替且等间隔地排列。在多个齿部7，例如以分布绕线的方式分别对定子线圈3a进行卷绕。此外，作为本实用新型，并不限定于此，还能够采用具有集中绕线方式的线圈的定子。

转子5具有：转子芯体11；以及轴13。轴13通过烧嵌、压入等方式而与转子芯体11的轴心部连结，向转子芯体11传递旋转能量。在转子5的外周面与定子3的内周面之间确保有气隙15。

在这种结构中，转子5在与之隔着气隙15的定子3的内侧，保持为以旋转中心线CL(转子的旋转中心，轴的轴线)为中心旋转自如。具体而言，对定子3通电且使电流的频率与指令转速同步，由此产生旋转磁场，使转子5旋转。

接下来，对定子3与转子5的结构进行详细说明。定子3具有定子芯体17。定子芯体17通过将电磁钢板冲切为规定的形状，并对规定张数的电磁钢板一边以敛缝的方式紧固连结一边层叠而构成。

在定子3的中心附近配置有轴13，该轴13保持为能够旋转。而且，在该轴13嵌合有转子5。转子5具有转子芯体11，该转子芯体11也与定子芯体17相同，通过将电磁钢板冲切为规定的形状，并对规定张数的电磁钢板一边以敛缝的方式紧固连结一边层叠而构成。转子外周面25与后述侧端插入孔外形面57之间，存在壁厚相同的极间薄壁部18。上述极间薄壁部18分别成为相邻的磁极间的漏磁通的路径，因此，优选为尽量薄。

在转子芯体11的内部，设置有以N极与S极交替的方式磁化后的多个永磁铁19。永磁铁19分别由烧结铁素体磁铁构成，在图1中观察，其弯曲为弧状，并配置为该弧形状的凸部侧朝向转子5的中心侧。更详细而言，在转子芯体11形成有数量与多个永磁铁19的数量对应的磁铁插入孔21，在多个磁铁插入孔21分别插入有对应的永磁铁19。即，多个永磁铁19以及多个磁铁插入孔21一起形成为弧状，该弧状朝向转子5的中心侧凸出。另外，如图1所示，在每一个磁铁插入孔21插入有一个永磁铁19。此外，转子5的磁极数只要为2个以上即可，可以为任意数量。

接下来，对永磁铁以及磁铁插入孔进行详细说明。永磁铁19分别具有：径向内侧磁铁外形面43；径向外侧磁铁外形面45；以及一对侧端磁铁外形面47。另外，磁铁插入孔21分别具有：径向内侧插入孔外形面53；径向外侧插入孔外形面55；以及一对侧端插入孔外形面57。径向外侧插入孔外形面55由基于第一圆弧半径A1的第一圆弧面构成。另一方面，径向内侧插入孔外形面53由平直面59以及基于第二圆弧半径A2的第二圆弧面53a构成。

第一圆弧半径A1与第二圆弧半径A2具有共同的半径中心，该共同的半径中心比磁铁插入孔21靠径向外侧，且处于对应的磁极中心线ML上。换言之，径向内侧插入孔外形面53与径向外侧插入孔外形面55构成为同心圆状，第一圆弧面的中心以及第二圆弧面的中心与永磁铁的取向中心(取向焦点)一致。

在图4那样的以转子5的旋转中心线CL为垂线的截面中进行观察，平直面59沿着与磁极中心线ML正交的假想的基面延伸。即，平直面59在与对应的磁极中心线ML正交的方向上形成。

如图2所示，在永磁铁19插入于对应的磁铁插入孔21的状态下，在侧端磁铁外形面47与侧端插入孔外形面57之间形成有空隙部61，径向外侧磁铁外形面45与径向外侧插入孔外形面55接触，径向内侧磁铁外形面43与径向内侧插入孔外形面53接触。另外，在以转子5的旋转中心线CL为垂线的截面中进行观察，永磁铁19以及磁铁插入孔21形成为关于对应的磁极中心线ML线对称。

在转子芯体11的磁铁插入孔21的径向内侧，特别是在平直面59的径向内侧，设置有在将永磁铁埋入式电动机搭载于压缩机时供制冷剂、油通过的至少一个风孔(图示例中为多个风孔71)。此外，附图标记73表示铆钉孔。风孔71以及铆钉孔73在周向上交替地排列，风孔71以及铆钉孔73分别以等角度间隔排列。风孔71以及铆钉孔73分别位于对应的极间部。

在图示例中，3个风孔71是朝向磁铁插入孔21的径向内侧插入孔外形面53凸出那样的圆弧状的长孔，3个风孔71相对于转子中心在同一圆周上以等角度间隔隔开配置。形成为如下结构：每1个长孔分别以跨越对应的两个磁铁插入孔21的径向内侧的部分的方式配置，风孔71位于所有磁铁插入孔21的平直面59(即，与平直面59对应的永磁铁19的平直面)的径向内侧(磁极中心线上)。

在转子5的转子外周面25与磁铁插入孔21各自的径向外侧插入孔外形面55之间，形成有至少一个磁极中央狭缝以及多个侧部狭缝。磁极中央狭缝配置于对应的磁极中心，多个侧部狭缝在磁极中央狭缝的宽度方向两侧至少各设置一个。作为一个具体的例子，在本实施方式1中，一个磁极中央狭缝81a配置在对应的磁极中心线ML上，在磁极中央狭缝的宽度方向的单侧分别设置有两个，合计设置有4个侧部狭缝81b。此外，在宽度方向上，针对与对象的构成部分对应的每一个磁极，将与对应的磁极中心线ML正交的方向作为宽度方向WD。一个磁极中央狭缝81a以及4个侧部狭缝81b都沿与对应磁极中心线ML平行的方向(长度方向)延伸。一个磁极中央狭缝81a与4个侧部狭缝81b设置为以对应的磁极中心线ML为中心而线对称。

在以转子5的旋转中心线CL为垂线的截面中进行观察，磁极中央狭缝81a的面积比4个侧部狭缝81b的每一个的面积都小。

另外，侧部狭缝81b各自的长度方向的端部、与转子外周面25或者径向外侧插入孔外形面55之间的间隔，4个侧部狭缝81b都以同等程度一致，并且，转子外周面25与径向外侧插入孔外形面55之间的间隔随着在宽度方向上与磁极中心线ML分离而变窄。因此，对于4个侧部狭缝81b的长度而言，作为相对的关系，接近磁极中心线ML的侧部狭缝81b的长度形成为比远离磁极中心线ML的侧部狭缝81b的长度长。并且，对于4个侧部狭缝81b的宽度而言，作为相对的关系，接近磁极中心线ML的侧部狭缝81b的宽度Wb1比远离磁极中心线ML的侧部狭缝81b的宽度Wb2大。

磁极中央狭缝81a的宽度Wa比侧部狭缝81b各自的宽度Wb1、Wb2小。另外，当将相邻的磁极中央狭缝81a与侧部狭缝81b之间的间隔(磁路宽度)设为MW1，并将相邻的侧部狭缝81b彼此之间的间隔(磁路宽度)设为MW2时，对于侧部狭缝81b各自的宽度Wb1、Wb2而言，其比相邻的磁极中央狭缝81a与侧部狭缝81b之间的间隔MW1大，并且比相邻的侧部狭缝81b彼此之间的间隔MW2大。

接下来，对以上述方式构成的本实施方式1所涉及的永磁铁埋入式电动机的优点进行说明。对于在转子芯体的内部以凸部侧朝向转子的中心侧的方式配置有圆弧状的永磁铁的转子而言，由于磁铁表面弯曲为圆弧状，所以能够构成为将磁铁表面积增大，并能够使从永磁铁产生的磁通量增加，从而能够减小施加于电动机的电流而构成高效的电动机，并能够构成为将电动机的体积减小。特别是在使用铁素体磁铁作为埋设于转子的永磁铁的情况下，与稀土类磁铁的情况相比，能够实现成本的降低，另一方面，存在如下问题：剩余磁通密度降低，产生扭矩不足，对于这一点，如上所述，通过在转子芯体的内部以凸部侧朝向转子的中心侧的方式配置圆弧状的永磁铁，能够获得较大的磁铁表面积，从而能够实现成本的降低，还能够避免扭矩不足。另外，通过在转子中以凸部侧朝向转子的中心侧的方式配置圆弧状的永磁铁，能够避免扭矩不足，但是，在因组装偏差等主要因素而使得转子的轴被偏心组装于定子的情况下，存在如下问题：因在定子线圈流动的电流而产生的磁通对转子芯体进行吸引，从而使得径向的电磁激振力增大，导致振动、噪声有所增加。与此相对，在本实施方式1中，不仅在远离磁极中央的部分，在磁极中央附近也设置狭缝，并使多个侧部狭缝各自的宽度比相邻的狭缝之间的磁路宽度大，从而能够抑制上述电磁激振力的增大，进而，虽然在磁极中央附近也设置狭缝，但是，通过使磁极中央狭缝的面积比侧部狭缝各自的面积小，能够使转子表面的磁通密度分布成为在磁极中心部达到最大的接近正弦波的分布，从而能够减小磁通密度的高谐波成分以减小电动机的振动噪声。这样，使用朝向转子的中心侧凸出的弧状的永磁铁，能够抑制因组装偏差而产生的径向磁吸引力所引起的振动、噪声。

实施方式2.

接下来，对本实用新型的实施方式2所涉及的永磁铁埋入式电动机进行说明。图5是本实用新型的实施方式2所涉及的、形态与图4相同的图。此外，除了以下说明的部分以外，本实施方式2的其余部分与上述实施方式1相同。

对于本实施方式2而言，在上述实施方式1的基础上，使磁极中央狭缝比侧部狭缝短。换言之，在本实施方式2中，4个侧部狭缝81b各自的长度比磁极中央狭缝181a的长度长。另外，磁极中央狭缝181a配置成靠近转子外周面25，并形成为与径向外侧插入孔外形面55相比靠近转子外周面25。

在这种方式中，使用朝向转子的中心侧凸出的弧状的永磁铁，也能够抑制因组装偏差而产生的径向磁吸引力所引起的振动、噪声。

实施方式3.

接下来，对本实用新型的实施方式3所涉及的永磁铁埋入式电动机进行说明。图6是本实用新型的实施方式3所涉及的、形态与图4相同的图。此外，除了以下说明的部分以外，本实施方式3的其余部分与上述实施方式1相同。

对于本实施方式3而言，也在上述实施方式1的基础上，使磁极中央狭缝比侧部狭缝短，亦即使4个侧部狭缝81b各自的长度比磁极中央狭缝281a的长度长。另外，磁极中央狭缝281a配置成靠近径向外侧插入孔外形面55，并形成为与转子外周面25相比靠近径向外侧插入孔外形面55。

在这种方式中，使用朝向转子的中心侧凸出的弧状的永磁铁，也能够抑制因组装偏差而产生的径向磁吸引力所引起的振动、噪声。

实施方式4.

接下来，作为本实用新型的实施方式4，对搭载有上述实施方式1～3中任一项的永磁铁埋入式电动机的回转式压缩机进行说明。此外，虽然本实用新型包含搭载有上述实施方式1～3中任一项的永磁铁埋入式电动机的压缩机，但是压缩机的种类并不限定于回转式压缩机。

图7是搭载有永磁铁埋入式电动机的回转式压缩机的纵向剖视图。回转式压缩机100在密闭容器101内具备：永磁铁埋入式电动机1(电动单元)；以及压缩单元103。在密闭容器101的底部存积有对压缩单元103的各滑动部进行润滑的冷冻机油，但并未对此进行图示。

压缩单元103作为主要单元，包括：缸体105，其以上下层叠的状态设置；作为轴的旋转轴107，其借助永磁铁埋入式电动机1而旋转；活塞109，其嵌插于旋转轴107；叶片(未图示)，其将缸体105内划分为吸入侧与压缩侧；上下一对上部框架111及下部框架113，它们供旋转轴107以旋转自如的方式嵌插，并将缸体105的轴向端面封闭；以及消音器(muffler)115，其分别安装于上部框架111以及下部框架113。

永磁铁埋入式电动机1的定子3通过烧嵌或者焊接等方法而直接安装保持于密闭容器101。从固定于密闭容器101的玻璃端子向定子3的线圈供给电力。

转子5隔着空隙而配置于定子3的内径侧，并经由转子5的中心部的旋转轴107(轴13)，而被压缩机构103的轴承部(上部框架111以及下部框架113)以旋转自如的状态保持。

接下来，对上述回转式压缩机100的动作进行说明。从蓄积器(accumulator)117供给的制冷剂气体被从固定于密闭容器101的吸入管119向缸体105内吸入。通过逆变器(inverter)的通电而使永磁铁埋入式电动机1旋转，由此使与旋转轴107嵌合的活塞109在缸体105内旋转。由此，在缸体105内进行制冷剂的压缩。制冷剂经过消音器115以后，在密闭容器101内上升。此时，被压缩的制冷剂中混入有冷冻机油。当该制冷剂与冷冻机油的混合物从设置于转子芯体11的风孔71通过时，促进制冷剂与冷冻机油的分离，能够防止冷冻机油向排出管121流入。这样，压缩后的制冷剂从设置于密闭容器101的排出管121通过而被向冷冻循环的高压侧供给。

此外，对于回转式压缩机100的制冷剂而言，可以使用以往便存在的R410A、R407C、R22等，但是也能够应用低GWP(地球温暖化系数)的制冷剂等的任何制冷剂。从防止地球温暖化的观点来看，优选低GWP制冷剂。作为低GWP制冷剂的代表例，存在以下的制冷剂。

(1)组成中具有碳双键的卤代烃：例如，HFO-1234yf(CF3CF＝CH2)。HFO是Hydro-Fluoro-Olefin的缩略，Olefin是具有一个双键的不饱和烃。其中，HFO-1234yf的GWP为4。

(2)组成中具有碳双键的烃：例如，R1270(丙烯)。其中，虽然其GWP为3，比HFO-1234yf小，但是，其可燃性比HFO-1234yf的可燃性大。

(3)含有组成中具有碳双键的卤代烃、或者组成中具有碳双键的烃中的至少任一种的混合物：例如，HFO-1234yf与R32的混合物等。由于HFO-1234yf是低压制冷剂，所以压损变大，冷冻循环(特别是在蒸发器中)的性能容易降低。因此，与HFO-1234yf相比，与作为高压制冷剂的R32或者R41等的混合物更具有实用性。

即便在以上述方式构成的本实施方式4所涉及的回转式压缩机中，也具有与上述实施方式1～3中的对应的任一个相同的优点。

实施方式5.

另外，本实用新型也能够作为制冷空调装置来实施，其中，作为制冷回路的构成单元，该制冷空调装置包括上述实施方式4的压缩机。此外，并未对制冷空调装置的制冷回路中的压缩机以外的构成单元的结构进行特殊限定。

以上虽然参照优选实施方式对本实用新型的内容进行了具体说明，但是，不言而喻，根据本实用新型的基本的技术思想以及教导，本领域技术人员能够获得各种改变方式。

Claims (6)

1.一种永磁铁埋入式电动机，具备：

定子；以及

转子，其设置成与所述定子对置且能够旋转，

所述转子具有转子芯体，所述转子芯体形成有供分别对应的永磁铁插入的多个磁铁插入孔，其中，

在所述转子的转子外周面与所述磁铁插入孔各自的所述径向外侧插入孔外形面之间，形成有至少一个磁极中央狭缝以及多个侧部狭缝，

所述磁极中央狭缝配置于对应的磁极中心，

所述多个侧部狭缝在磁极中央狭缝的宽度方向两侧分别至少设置有一个，

所述磁极中央狭缝的面积比所述侧部狭缝各自的面积小，

所述多个侧部狭缝各自的宽度比相邻的所述磁极中央狭缝与所述侧部狭缝之间的间隔大，且比相邻的所述侧部狭缝彼此之间的间隔大，

所述永磁铁是铁素体磁铁。

2.根据权利要求1所述永磁铁埋入式电动机，其中，

所述磁极中央狭缝的宽度比所述侧部狭缝各自的宽度小。

3.根据权利要求1所述永磁铁埋入式电动机，其中，

所述多个侧部狭缝各自的长度比所述磁极中央狭缝的长度长。

4.根据权利要求1所述永磁铁埋入式电动机，其中，

多个所述永磁铁以及多个所述磁铁插入孔形成为朝向所述转子的中心侧凸出的弧状。

5.一种压缩机，在密闭容器内具备电动机以及压缩单元，其中，

所述电动机是权利要求1～4中任一项所述的永磁铁埋入式电动机。

6.一种制冷空调装置，其中，

作为制冷回路的构成单元，所述制冷空调装置包括权利要求5所述的压缩机。