CN204761185U - 转子、永磁铁埋入式电动机以及压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种转子、永磁铁埋入式电动机以及压缩机。转子(5)的狭缝(72a、72b、72c以及72d)的磁铁插入孔侧的端部形状为三角形，狭缝的狭缝内侧线(73)包括顶点(73a)、以及一对侧边端部(73b、73c)，一对侧边端部各自与磁铁插入孔之间的间隔大于顶点与磁铁插入孔之间的间隔，顶点与磁铁插入孔之间的间隔大于构成转子铁芯的钢板的板厚。永磁铁埋入式电动机(1)具备定子(3)、以及与定子(3)对置设置的转子(5)。压缩机(100)在封闭容器(101)内具备压缩单元(103)以及永磁铁埋入式电动机(1)。

Description

转子、永磁铁埋入式电动机以及压缩机

技术领域

本实用新型涉及转子、永磁铁埋入式电动机以及压缩机。

背景技术

作为现有的永磁铁埋入式电动机，在专利文献1中公开了一种在转子中相对于磁铁插入孔更靠径向外侧的位置设置有多个狭缝(slit)的永磁铁埋入式电动机。在上述永磁铁埋入式电动机中，由于狭缝的作用，使得磁通密度波形的高次谐波成分减少，并使得感应电压的高次谐波、齿槽转矩减少，从而能够期待实现噪声以及振动的减少。

专利文献1：日本特开2005-245148号公报

然而，在专利文献1所公开的结构中，使狭缝的一部分与磁铁插入孔连结，狭缝的连结部会趋向转子外周部而宽度逐渐变大。由此，因连结部的磁铁表面侧成为空气区域，所以由磁铁产生的磁通的利用效率有可能会与之相应地降低。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述状况而提出的，其目的在于提供一种既能够减少对磁铁所产生的磁通的损失，又能够实现噪声以及振动的减少的转子。

用于实现上述目的的本实用新型的转子具备：转子铁芯；转轴；以及多个永磁铁，在上述转子中，通过将多个钢板进行层叠而构成上述转子铁芯，上述转子铁芯设置有多个磁铁插入孔，在上述铁芯外周面与至少一个上述磁铁插入孔的外侧线之间设置有至少一个狭缝，在以旋转中心线为垂线的面进行观察时，上述狭缝的磁铁插入孔侧的端部形状为三角形，上述三角形朝向上述磁铁插入孔侧突出。

在该情况下，也可以形成为如下构成，即：上述狭缝的狭缝内侧线包含：上述三角形的顶点；上述三角形的夹着该顶点的两边；以及一对侧边端部，该一对侧边端部作为上述两边各自的与上述顶点相反端部，上述狭缝的上述一对侧边端部各自与上述磁铁插入孔之间的间隔大于上述狭缝的上述顶点与上述磁铁插入孔之间的间隔，上述顶点与上述磁铁插入孔的上述间隔大于构成上述转子铁芯的上述钢板的板厚。

另外，上述狭缝的上述磁铁插入孔侧的端部形状也可以是等腰三角形。

另外，上述多个永磁铁以及上述多个磁铁插入孔也可以均形成为向上述转子的中心侧凸出的弧状。

并且，用于实现相同目的的本实用新型的永磁铁埋入式电动机具备：定子；以及与上述定子对置设置并能够旋转的上述本实用新型的转子。

并且，用于实现相同目的的本实用新型的压缩机在封闭容器内具备压缩单元、以及上述本实用新型的永磁铁埋入式电动机。

根据本实用新型，既能够减少对磁铁所产生的磁通的损失，又能够实现噪声以及振动的减少。

附图说明

图1是示出与本实用新型的实施方式1的永磁铁埋入式电动机的旋转中心线正交的剖面的图。

图2是示出图1的永磁铁埋入式电动机的转子的图。

图3是放大表示图2的转子的一个永磁铁的周围部的图。

图4是放大表示图3的多个狭缝的图。

图5是示意性表示狭缝的磁铁插入孔侧的端部与磁铁插入孔之间的间隔为恒定的情况下的磁通的流动的图。

图6是示意性表示狭缝的磁铁插入孔侧的端部形状为三角形的情况下的磁通的流动的图。

图7是示意性表示狭缝的磁铁插入孔侧的端部形状为圆弧的情况下的磁通的流动的图。

图8是对图6的狭缝的端部形状与图7的狭缝的端部形状进行比较的图，并且是表示狭缝端部的张角较小的情况下的例子的图。

图9是对图6的狭缝的端部形状与图7的狭缝的端部形状进行比较的图，并且是表示狭缝端部的张角较大的情况下的例子的图。

图10是搭载有永磁铁埋入式电动机的旋转式压缩机的纵剖视图。

附图标记的说明

1…永磁铁埋入式电动机；3…定子；5…转子；11…转子铁芯；13…转轴；19…永磁铁；21…磁铁插入孔；25…铁芯外周面；55…孔外侧线；72a、72b、72c以及72d…狭缝；73…狭缝内侧线；73a…顶点；73b、73c…侧边端部；100…旋转式压缩机；101…封闭容器；103…压缩单元；105…缸体；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，在图中，相同的附图标记表示相同或者对应的部分。

实施方式1.

图1是示出与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旋转中心线正交的剖面的图。图2是示出图1的永磁铁埋入式电动机的转子的图。图3是放大表示图2的转子中的一个永磁铁的周围部的图。图4是放大表示图3的多个狭缝的图。

永磁铁埋入式电动机1具备定子3、以及与定子对置设置并能够旋转的转子5。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与另一齿部7相邻。多个齿部7与多个槽部9以沿周向交替且等间隔地排列的方式配置。在多个齿部7，分别以公知的形态卷绕有省略图示的公知的定子绕组。

转子5具有转子铁芯11以及转轴13。转轴13通过烧嵌、压入等而连结于转子铁芯11的轴心部，从而向转子铁芯11传递旋转能量。在转子5的铁芯外周面25与定子3的内周面之间，确保有气隙(airgap)15。

在这样的结构中，转子5在经由气隙15的定子3的内侧，被保持为以旋转中心线CL为中心自由旋转。具体而言，通过向定子3通电具有与指令转速同步的频率的电流，从而产生旋转磁场，由此使转子5旋转。

接下来，对定子3与转子5的结构进行详细的说明。定子3具有定子铁芯17。将较薄的电磁钢板冲裁为规定的形状，然后以凿紧的方式使规定张数的电磁钢板结合并进行层叠，从而构成定子铁芯17。

在定子铁芯17，在其内径侧沿周向以大致等间隔的方式呈放射状地形成有9个槽部9。并且，将定子铁芯17中邻接的槽部9之间的区域称为齿部7。齿部7分别在径向上延伸，并且朝向旋转中心线CL突出。另外，齿部7的大部分从径向外侧至径向内侧具有大致相等的周向的宽度，但是在齿部7的最靠径向内侧的前端部具有齿顶部7a。齿顶部7a分别形成为其两侧部向周向扩开而成的伞状的形状。

在齿部卷绕有定子绕组(未图示)，其构成产生旋转磁场的线圈(未图示)。线圈是通过将电磁线经由绝缘体而直接卷绕于磁极齿而形成的。该绕组方式称为集中绕组。而且，线圈被接线成三相Y型接线。线圈的匝数及导线直径根据所要求的特性(转速或转矩等)、电压规格、以及槽的剖面积来决定。此处，将分割齿展开为带状以便容易进行绕组，并将具有适当的导线直径的电磁线以规定的匝卷绕于各磁极齿，在进行绕组后，将分割齿修整成环状，再通过焊接而构成定子。

转子铁芯11与定子铁芯17的情况相同，将较薄的(例如与定子铁芯17的电磁钢板同等厚度的)电磁钢板冲裁为规定的形状，并以凿紧的方式使规定张数的电磁钢板结合并进行层叠，从而构成转子铁芯11。

在转子铁芯11的内部，设置有以N极与S极交替的方式进行磁化的多个(在本具体例中为6个)永磁铁19。如图1以及图2所示，永磁铁19分别弯曲为弧状，并以使其弧形状的凸部侧朝向转子5的中心侧的方式配置。

若进一步详细地说明，在转子铁芯11形成有与多个(6个)永磁铁19对应数量(6个)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21一同形成为向转子5的中心侧凸出的弧状。另外，如图1以及图2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的磁极数只要是2极以上即可，是在本例中举例示出了6极的情况。

在本实用新型中，在转子5的铁芯外周面25与磁铁插入孔21各自的后述的孔外侧线之间，需要形成有至少一个狭缝，在本实施方式1中，作为其中一个例子，分别针对6极的磁极而形成有多个狭缝(更具体而言为4个狭缝)。

接下来，主要根据图3，对永磁铁以及磁铁插入孔的详细情况进行说明。在以旋转中心线CL为垂线的面进行观察时，永磁铁19分别具有内侧外表面43、外侧外表面45、以及一对侧边外表面47。此外，在以旋转中心线CL为垂线的面进行观察时，内侧外表面以及外侧外表面中的外侧及内侧是表示在相对比较的前提下属于径向的内侧或是径向的外侧。

另外，在以旋转中心线CL为垂线的面进行观察时，磁铁插入孔21分别具有孔内侧线53、孔外侧线55、以及一对孔侧边线57，它们成为孔的轮廓。此外，在以旋转中心线CL为垂线的面进行观察时，孔内侧线以及孔外侧线中的外侧及内侧也是表示在相对比较的前提下属于径向的内侧或是径向的外侧。

孔外侧线55由第1圆弧构成，该第1圆弧的半径为第1圆弧半径。孔内侧线53由第2圆弧构成，第2圆弧的半径为第2圆弧半径，其比第1圆弧半径大。第1圆弧半径与第2圆弧半径具有共同的半径中心，该共同的半径中心位于比永磁铁19以及磁铁插入孔21更靠径向外侧的位置，并且还位于对应的磁极中心线ML上。换言之，孔内侧线53与孔外侧线55构成为同心圆状，第1圆弧的中心与第2圆弧的中心同永磁铁的取向中心(取向焦点)一致。

另外，在图3中能够看出，一对侧边外表面47分别将内侧外表面43以及外侧外表面45的对应的端部彼此连结起来，并且在图3中能够看出，一对孔侧边线57分别将孔内侧线53以及孔外侧线55的对应的端部彼此连结起来。

转子铁芯11中的铁芯外周面25与磁铁插入孔21各自的孔侧边线57之间的部分是壁厚相同的极间薄壁部35。上述极间薄壁部35分别成为邻接的磁极之间所漏出的磁通的路径，因此优选为尽可能薄。此处，作为一个例子，将电磁钢板的板厚程度设定为能够进行冲压的最小宽度。

接下来，根据图3以及图4，对狭缝的详细情况进行说明。4个狭缝72a、72b、72c以及72d均是沿与其对应的磁极中心线ML平行的方向延伸并沿旋转中心线CL方向贯穿转子铁芯11的孔。

在以旋转中心线CL为垂线的面进行观察时，狭缝72a、72b、72c以及72d分别具有狭缝内侧线73、狭缝外侧线75、以及一对狭缝侧边线77，它们作为狭缝的轮廓。此外，在以旋转中心线CL为垂线的面进行观察时，狭缝内侧线以及狭缝外侧线的外侧及内侧是表示在相对比较的前提下属于径向的内侧或是径向的外侧。

狭缝72a、72b、72c以及72d各自的磁铁插入孔侧的端部形状为三角形。即，狭缝72a、72b、72c以及72d各自的狭缝内侧线73包括：朝向磁铁插入孔21侧凸出的三角形的顶点73a；三角形的夹着该顶点73a的两边；以及一对侧边端部73b、73c，它们作为上述两边各自的与顶点相反的端部。另外，虽然是一个例子，在实施方式1中，上述三角形为等腰三角形，狭缝内侧线73与对应的磁极中心线ML平行地延伸，且以通过顶点73a的假想线为中心形成为线对称。

狭缝外侧线75大致沿铁芯外周面25延伸。另外，一对狭缝侧边线77沿对应的磁极中心线ML延伸。而且，与上述一对狭缝侧边线77连接的狭缝内侧线73的端部是上述一对侧边端部73b、73c。

即，狭缝72a、72b、72c以及72d各自的磁铁插入孔侧的端部具有顶点73a、以及一对侧边端部73b、73c，在以旋转中心线CL为垂线的面进行观察时，狭缝72a、72b、72c以及72d各自的一对侧边端部73b和73c同磁铁插入孔21的孔外侧线55之间的间隔(在对应的磁极中心线ML方向上的间隔)T2、T3大于顶点73a同磁铁插入孔21的孔外侧线55之间的间隔(在对应的磁极中心线ML方向上的间隔)T1(T1＜T2，且T1＜T3)。并且，狭缝72a、72b、72c以及72各自的顶点73a同磁铁插入孔21的孔外侧线55的间隔T1大于构成转子铁芯11的电磁钢板的板厚。

接下来，使用图5～图9对因含有上述狭缝而产生的本实施方式1的作用进行说明。

首先，为了对本实施方式的作用进行简易的说明，在图5中示出了磁铁插入孔与狭缝内侧线之间的间隔为恒定的形态。在配置了以减少噪声为目的的狭缝的情况下，狭缝端部侧的磁通以避开狭缝的方式通过转子铁芯，但是狭缝中央部的磁通也以避开狭缝的方式通过，因此若磁铁插入孔与狭缝之间的壁厚较薄，则会引起磁饱和，从而产生磁通的损失。

因此，如图6所示那样，使狭缝的磁铁插入孔侧的端部形状形成为三角形，从而狭缝的磁铁插入孔侧的端部与磁铁插入孔之间的间隔从狭缝宽度方向(与对应的磁极中心线ML正交的方向)的中央部趋向端部而变大，由此能够低损耗且高效地将由面对狭缝宽度方向中央部的磁铁所产生的磁通引入转子铁芯。

此外，如图7所示，将狭缝的端部形状形成为圆弧，也能够使得狭缝的端部与磁铁插入孔之间的间隔从狭缝宽度方向中央部趋向宽度方向端部而变大，但是对于图6的三角形与图7的圆弧会产生如下的差异。即，如图8所示，对于图6的三角形与图7的圆弧，转子铁芯中狭缝所占的范围会产生由附图标记A所示的斜线的区域的差异。不论狭缝端部的张角α(0°<α<180°)的大小是多少都会产生该斜线的区域。在图8中，作为例子，示出了使张角α变大的形态，但即使在这种情况下，也产生了不少的斜线的区域。而且，狭缝宽度方向中央部的磁铁的磁通从狭缝宽度方向中央侧的薄壁部B(参照图6)流入铁芯，并经由通过狭缝宽度方向端部侧的路径，由此可知，重要之处在于狭缝宽度方向中央部的壁厚(狭缝的磁铁插入孔侧的端部与磁铁插入孔之间的沿对应的磁极中心线方向的间隔)，并且可知，将狭缝的端部形状形成为由直线构成的三角形是比较有益的。重要之处在该端部形状是由直线构成的，但不必是等腰三角形。即，对于壁厚的变化方式，并不限定要在狭缝宽度方向中央部的宽度方向两侧对称。

另外，能够将层叠钢板在冲压时的最小壁厚看作是层叠钢板的板厚，因此三角形状的顶点73a与磁铁插入孔21之间的壁厚为层叠钢板的板厚以上。此外，通过如上述那样构成狭缝的面对磁铁(磁铁插入孔)一侧的端部的端部形状，从而能够实现减少磁通损失的效果而与磁铁形状本身无关。

根据如上构成的本实施方式1的转子以及具备它的永磁铁埋入式电动机，能够获得如下出色的优点。由于在铁芯外周面与磁铁插入孔的孔外侧线之间设置有至少一个狭缝，因此能够抑制因铁芯外周面的磁吸引力而产生的振动或噪声。另外，由于将狭缝的磁铁插入孔侧的端部形状形成为三角形，所以减小对由面对狭缝的部分所产生的磁铁的磁通的损失，从而能够实现高磁力化。即，既能够减少对由磁铁所产生的磁通的损失，又能够实现噪声以及振动的减少。并且，如上述那样使狭缝的磁铁插入孔侧的端部形状为三角形，除此之外，狭缝的磁铁插入孔侧的端部与磁铁插入孔未经由空气区域连接(在狭缝的磁铁插入孔侧的端部与磁铁插入孔之间，以遍及该狭缝的宽度方向整体的方式存在转子铁芯)，因此可以促进对转子铁芯的刚性的确保，并且避免因在狭缝的磁铁插入孔侧的端部与磁铁插入孔之间存在空气区域而引起磁通损失的发生。

实施方式2.

接下来，作为本实用新型的实施方式2，对搭载了上述实施方式1的永磁铁埋入式电动机的旋转式压缩机进行说明。此外，本实用新型虽然包含搭载了上述实施方式1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旋转式压缩机。

图10是搭载了永磁铁埋入式电动机的旋转式压缩机的纵剖视图。旋转式压缩机100在封闭容器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。虽未进行图示，但在封闭容器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。

压缩单元103的主要构成单元包括：以上下层叠状态设置的缸体105；作为转轴的旋转轴107，其借助永磁铁埋入式电动机1而进行旋转；嵌插于旋转轴107的活塞109；将缸体105内部分为吸入侧与压缩侧的叶片(未图示)；上下一对的上部框架111及下部框架113，它们供旋转轴107以旋转自如的方式进行嵌插，并封闭缸体105的轴向端面；以及分别安装于上部框架111及下部框架113的消声器115。

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并保持于封闭容器101。从固定于封闭容器101的玻璃端子向定子3的线圈供给电力。

在定子3的内径侧以隔着空隙的方式配置有转子5，并且经由转子5的中心部的旋转轴107(转轴13)而被压缩单元103的轴承部(上部框架111以及下部框架113)保持为能够旋转的状态。

接下来，对上述旋转式压缩机100的动作进行说明。从储存器117供给的制冷剂气体通过固定于封闭容器101的吸入管119被吸入缸体105内。利用对变频器的通电而使永磁铁埋入式电动机1旋转，从而使嵌合于旋转轴107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。制冷剂在经过消声器115后，在封闭容器101内上升。此时，在压缩了的制冷剂中混入有冷冻机油。该制冷剂与冷冻机油的混合物在通过设置于转子铁芯11的风穴时，被促进了制冷剂与冷冻机油的分离，从而能够防止冷冻机油向排出管121流入。这样，压缩了的制冷剂通过设置于封闭容器101的排出管121而向制冷循环的高压侧供给。

此外，旋转式压缩机100的制冷剂也可以使用自以往而存在的R410A、R407C、R22等，但也能够应用低GWP(地球温暖化系数)的制冷剂等诸如此类的制冷剂。从防止地球温暖化的观点出发，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)在组成中具有碳的双键的卤化烃：例如HFO-1234yf(CF₃CF＝CH₂)。HFO是Hydro-Fluoro-Olefin的简写，Olefin是指具有一个双键的不饱和烃。此外，HFO-1234yf的GWP为4。

(2)在组成中具有碳的双键的烃：例如R1270(丙烯)。此外，GWP为3，比HFO-1234yf小，但可燃性比HFO-1234yf大。

(3)包含在组成中具有碳的双键的卤化烃或者在组成中具有碳的双键的烃的至少一种在内的混合物：例如HFO-1234yf与R32的混合物等。HFO-1234yf是低压制冷剂，因此压损变大，制冷循环(特别是在蒸发器中)的性能容易降低。因此，与HFO-1234yf相比而作为高压制冷剂的R32或者R41等的混合物在实用上变得有利。

在以上构成的本实施方式2所涉及的旋转式压缩机中，若使用上述永磁铁埋入式电动机，则具有与上述实施方式1相同的优点。

实施方式3.

另外，本实用新型也能够作为空调装置来实施，该空调装置包含上述实施方式2的压缩机，并将其作为制冷回路的构成单元。此外，对空调装置的制冷回路中除压缩机以外的构成单元的结构是没有特别的限定的。

以上，参照优选的实施方式对本实用新型的内容进行了具体的说明，但显而易见的是，基于本实用新型的基本的技术思想以及启示，本领域技术人员能够采用各种变更的实施方式。

Claims (6)

1.一种转子，其具备转子铁芯、转轴、以及多个永磁铁，

所述转子的特征在于，

通过将多个钢板进行层叠而构成所述转子铁芯，

所述转子铁芯设置有多个磁铁插入孔，

在所述转子铁芯的外周面与至少一个所述磁铁插入孔的外侧线之间设置有至少一个狭缝，

在以旋转中心线为垂线的面进行观察时，所述狭缝的磁铁插入孔侧的端部形状为三角形，

所述三角形朝向所述磁铁插入孔侧突出。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，

所述狭缝的狭缝内侧线包含：所述三角形的顶点；所述三角形的夹着该顶点的两边；以及一对侧边端部，该一对侧边端部作为所述两边各自的与所述顶点相反的端部，

所述狭缝的所述一对侧边端部各自与所述磁铁插入孔之间的间隔大于所述狭缝的所述顶点与所述磁铁插入孔之间的间隔，

所述顶点与所述磁铁插入孔之间的所述间隔大于构成所述转子铁芯的所述钢板的板厚。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

所述狭缝的所述磁铁插入孔侧的端部形状是等腰三角形。

4.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，

所述多个永磁铁以及所述多个磁铁插入孔均形成为向所述转子的中心侧凸出的弧状。

5.一种永磁铁埋入式电动机，其特征在于，具备：

定子；以及

权利要求1～4中任一项所述的转子，其与所述定子对置设置，并且能够旋转。

6.一种压缩机，其特征在于，

所述压缩机在封闭容器内具备压缩单元以及权利要求5的永磁铁埋入式电动机。