永磁铁埋入型电动机和压缩的制造方法

永磁铁埋入型电动机和压缩的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供具备具有转子铁芯（12）的转子（100）和定子（1）的永磁铁埋入型电动机（50）和压缩机，转子铁芯包括形成有与极数对应的数量的多个磁铁收容孔（13）、多个永磁铁（14）、供制冷剂和冷冻机油通过的风孔部（7）和连结孔（8），磁铁收容孔形成为朝向径向内侧突出且朝向径向外侧凹下的形状，风孔部和连结孔以交替存在的方式排列，风孔部的形状沿着旋转轴的外周面，包括在转子铁芯的周向呈弧形展开的部分地形成，风孔部的面积比连结孔的面积大。根据本实用新型，发挥能够提供即使在使用了烧结铁氧体磁铁的情况下，也在确保适当的磁力的同时，充分确保制冷剂的路径，并且促进制冷剂和冷冻机油的分离，高性能的压缩机这样的效果。
【专利说明】永磁铁埋入型电动机和压缩机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及将永磁铁埋入转子铁芯的内部的永磁铁埋入式的永磁铁型电动机和压缩机。
【背景技术】
[0002]近年来，由于节能意识的提高，提出较多的通过转子使用顽磁力高的稀土类永磁铁而实现了高效率化的永磁铁型马达。但是，稀土类永磁铁价格高，导致电动机的成本增力口，因此，以往一般的永磁铁埋入型电动机的转子使用烧结铁氧体磁铁而代替稀土类永磁铁。这样，在使用烧结铁氧体磁铁而代替稀土类永磁铁的情况下，使表示磁力的大小的残留磁通密度降低为约1/3。为了补充由磁力的降低造成的扭矩不足，需要使永磁铁的表面积成为尽可能大的形状，用表面积补充磁力不足。此外，通过除了由永磁铁产生的扭矩之外还积极地利用磁阻扭矩，能够补充由永磁铁产生的磁力不足。
[0003]例如，专利文献I公开的永磁铁埋入型电动机的转子由圆弧状的永磁铁、具有收容永磁铁的冲切孔的层叠铁芯、和轴构成，冲切孔以相对于I个极I个冲切孔的比率设置，且冲切孔的圆弧形状朝向转子中心地形成为凸状。
[0004]专利文献1:日本特开平6 — 339420 (图1等)
[0005]可是，上述专利文献I公开的永磁铁埋入型电动机在装入压缩机的情况下，无法确保充分的制冷剂的路径，导致压缩机的性能降低。此外，存在制冷剂和冷冻机油难以分离，冷冻机油向密闭容器外被带出的情况较多，产生压缩机的油枯竭这样的问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型是鉴于上述而提出的，其目的在于，提供一种在使用了烧结铁氧体磁铁的情况下，也能够确保适当的磁力，而且即使被装入压缩机时，也能够充分地确保制冷剂的路径，并且促进制冷剂和冷冻机油的分离的、永磁铁埋入型电动机。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型的永磁铁埋入型电动机具备:转子，具有层叠有多张构成板的转子铁芯；以及定子，围绕上述转子地设置，上述转子铁芯包括:多个磁铁收容孔，沿着周向形成与极数对应的数量；多个永磁铁，被收容在该多个磁铁收容孔中；风孔部，成为供制冷剂和冷冻机油通过的路径；以及连结孔，用于连结层叠的上述多张构成板，多个磁铁收容孔分别形成为朝向上述转子铁芯的径向内侧突出且朝向径向外侧凹下的形状，上述多个风孔部和上述多个连结孔以交替存在的方式沿上述转子铁芯的周向排列，上述风孔部的形状沿着旋转轴的外周面，并包括在上述转子铁芯的周向呈弧形展开的部分地形成，由此，上述风孔部的面积比上述连结孔的面积大，使上述风孔部的周向的展开角度为Θ I，对应的一对磁极的节距为θ 2时，Θ I > Θ 2，上述永磁铁是铁氧体磁铁。
[0008]也可以是，上述风孔部的形状形成为，包括朝向上述转子铁芯的径向外侧的凸部、和沿着上述磁铁收容孔的内侧划定线，在转子铁芯的周向延伸的部分。
[0009]也可以是，上述磁铁收容孔的短边方向的厚度被构成为，在磁极的极中心部最小，随着朝向上述转子铁芯的径向外侧去而逐渐变大。
[0010]也可以是，上述多个风孔部分别由被分割了的多个空间部分构成。
[0011]也可以是，在上述转子铁芯的外周面与上述定子的内周面之间形成有空隙，上述永磁铁的极中心部的厚度被构成为，成为上述空隙的宽度的8倍以上。
[0012]此外，实现该目的的压缩机在密闭容器内具备电动机和压缩要素，上述电动机是上述的本发明的永磁铁埋入型电动机。
[0013]根据本实用新型，发挥能够提供即使在使用了烧结铁氧体磁铁的情况下，也在确保适当的磁力的同时，充分确保制冷剂的路径，并且促进制冷剂和冷冻机油的分离，高性能的压缩机这样的效果。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的实施方式I的永磁铁埋入型电动机的剖视图。
[0015]图2是图1所示的转子铁芯的剖视图。
[0016]图3是在图2的转子铁芯中收容有铁氧体磁铁的剖视图。
[0017]图4是关于本实用新型的实施方式2的、与图3相同状态的图。
[0018]图5是关于本实用新型的实施方式3的、与图3相同状态的图。
[0019]图6是表示将本实用新型的电动机装入压缩机的状态的剖视图。
[0020]附图标记的说明
[0021]I定子、5空隙、7、117、127风孔部、8连结孔、12转子铁芯、13a内侧划定线、13b外侧划定线、13磁铁收容孔、14永磁铁、25密闭容器、30压缩要素、50永磁铁埋入型电动机、100、101、102转子、200回转式压缩机。
【具体实施方式】
[0022]以下，基于【专利附图】

【附图说明】本实用新型的永磁铁埋入型电动机的实施方式。另外，图中，相同附图标记表示相同或对应部分。
[0023]实施方式I
[0024]图1是本实用新型的实施方式I的永磁铁埋入型电动机的剖视图，图2是表示图1所示的转子铁芯的剖视图，图3是在图2的转子铁芯中收容有铁氧体磁铁的状态的剖视图。另外，图1?图3以将后述的转子的旋转轴作为垂线的面为纸面。
[0025]在图1中，本实用新型的实施方式I的永磁铁埋入型电动机50具备圆环状的定子
1、和转子100。定子I具有:呈环状的定子铁芯2 ;在该定子铁芯2的内周部，沿周向(转子100的旋转方向)以等角节距形成的多个缝隙3、和被收容于各缝隙3的线圈4。
[0026]在定子I的内周侧，能够旋转地配设转子100，在转子100 (转子铁芯12)的外周面15与定子I的内周面Ia之间，形成有圆筒状的空隙5。另外，图1所示的定子I作为一个例子是分布卷绕的定子，但是也可以是集中卷绕的定子。
[0027]另一方面，转子100作为主要的结构，具有转子铁芯12、旋转轴11和多个永磁铁14。旋转能量从驱动源被传递到旋转轴11，由于该旋转能量，设于旋转轴11的周围的转子铁芯12旋转。转子铁芯12和旋转轴11例如通过热装和压入等而被连结。
[0028]另外，参照图2，详细说明转子。在图2中表示收容永磁铁14之前的转子铁芯12。转子铁芯12通过沿旋转轴11的延伸方向(图2的纸面表里方向)层叠多张利用模具冲切成规定形状的硅钢板(构成板)而被制作。转子铁芯12的外周面15形成为圆筒状。
[0029]在转子铁芯12上，形成有沿着周向设于同一圆周上的6个磁铁收容孔13。磁铁收容孔13在图1?图3中观察分别形成为朝向转子铁芯12的径向内侧突出且朝向径向外侧凹下的形状。作为一个例子，具体而言，磁铁收容孔13在图1?图3中观察，分别形成为大致U字状(内侧划定线和外侧划定线均为圆弧形)。此外，磁铁收容孔13分别以上述U字中的凹部侧朝向转子的外侧的方式被配置。
[0030]更加详细而言，磁铁收容孔13在图2的纸面中观察，分别具有:圆弧状的内侧划定线13a ;圆弧状的外侧划定线13b ;以及在转子铁芯12的外周面15的附近，连结内侧划定线13a的端部和外侧划定线13b的端部的一对端线13c。
[0031]另外，磁铁收容孔13的短边方向(与连接内侧划定线13a和外侧划定线13b的中点的弯曲中心线CC正交的方向)的厚度被构成为，磁极的极中心部最小，随着朝向转子铁芯12的径向外侧去而逐渐变大。
[0032]转子铁芯12在转子铁芯12的外周面15与各磁铁收容孔13的端线13c各自之间包括外周薄壁铁芯部6。
[0033]由于这样地构成转子铁芯12，能够增大磁铁收容孔13的两端部(端线13c)附近的磁阻。由此，能够增大转子铁芯12的突极比(最小电感相对于最大电感的比)，能够有效地利用磁阻扭矩，能够实现高扭矩化。
[0034]如图3所示，在各磁铁收容孔13中收容对应的永磁铁14。S卩，构成转子铁芯12的磁极的永磁铁14在转子铁芯12的外周侧，沿转子铁芯12的周向配置与极数相同的个数。此外，永磁铁14是常温时的残留磁通密为0.4T?0.5T左右的烧结铁氧体磁铁，永磁铁14的极中心部的厚度被构成为，成为空隙5的宽度(电动机径向的尺寸)的8倍以上。
[0035]永磁铁14的外缘形状与磁铁收容孔13的内缘形状大致相似。在永磁铁14的周向两端部(径向外侧的两端部)的内侧部分14a，为了避免局部的部分减磁，所以适当地实施倒角加工14b。并且,各永磁铁14以N极和S极相对于转子100的径向交替的方式被磁化。具体而言，以永磁铁14的配向的焦点位于通过转子100的中心CA和永磁铁14的磁极的中央部的中央线上，且位于转子100的外侧的方式，径向配向地被磁化。
[0036]烧结铁氧体磁铁与Nd — Fe — B系的烧结稀土类永磁铁相比，具有以下的特性，即，由于电阻大，所以涡流损失难以流动，相反一面，顽磁力非常小(烧结稀土类永磁铁的1/3左右)，若施加反磁场则容易减磁。另一方面，在没有磁铁收容孔的情况下，越向铁芯的中心侧去而磁阻越大。因而,通过使磁铁收容孔的短边方向的厚度在铁芯中心侧(极中心部)最小，随着成为铁芯外径侧而增大，由此能够缓和磁阻的不平衡，防止反磁场集中在永磁铁的端部附近。
[0037]通过这样地配置永磁铁，能够有效地确保永磁铁的磁力。此外，能够改善永磁铁的两端部的减磁耐力。
[0038]在转子铁芯12的旋转轴11与磁铁收容孔13之间的部分，形成成为供制冷剂和冷冻机油通过的路径的多个风孔部7、和用于连结要构成转子铁芯12的层叠的多个硅钢板的正圆形状的多个连结孔8。
[0039]风孔部7沿着旋转轴11配置极数的一半的数量。风孔部7分别被配置在对应的极间部。此外，风孔部7和连结孔8以交替存在的方式沿转子铁芯12的周向排列。具体而言，在本实施方式I中，由于是6极的结构，所以风孔部7的数量是3个，连结孔8的数量也是3个。另外，风孔部7和连结孔8的配置的方式，针对每个极间部是对称的。
[0040]此外，风孔部7的形状沿着旋转轴11的圆筒外周面11a，包括在转子铁芯12的周向呈弧形展开的部分7a地形成，由此，打算使风孔部7的面积相对于连结孔8的面积变大。
[0041]在这里，如图2所示，在使风孔部7的周向的展开角度为Θ 1，对应的一对磁极的节距为Θ 2时，构成为Θ I > Θ 2。换句话说，在认定由关于转子铁芯12的中心CA的半径规定的、对于一对磁极的一对的磁极中心线MC时，风孔部7具有扩展到对应的一对磁极中心线MC的周向外侧的区域的部分。
[0042]此外，风孔部7的形状包括朝向转子铁芯12的径向外侧的凸部7b地形成。另外，风孔部7的形状沿着磁铁收容孔13的内侧划定线13a，包括在转子铁芯12的周向延伸的部分7c地形成。
[0043]通过这样地配置风孔部7，能够在确保与转子的强度适当的磁力的同时，充分地确保制冷剂的路径。此外，能够促进制冷剂和冷冻机油的分离。由此，发挥能够抑制冷冻机油混入制冷剂中，在冷冻循环中循环，降低热传导性能，能够提供高性能的压缩机这样的效
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[0044]实施方式2
[0045]接着，说明本实用新型的实施方式2的永磁铁埋入型电动机。在上述的实施方式I中，在一对磁铁收容孔之间，设有由一个空间构成的一个风孔部，然而本实用新型不限定于此，也可以使形成于一对磁铁收容孔之间的多个分割的空间作为一个风孔部而发挥作用。本实施方式2是一个风孔部由在周向分割的多个(图示例子是两个)空间部分构成的情况下的例子。
[0046]图4是关于本实施方式2的、与图3相同状态的图。本实施方式2除了以下说明的部分之外，与上述实施方式I相同。如图4所示，在转子101中，由在极间部附近在周向一分为二的两个空间部分151、152构成一个风孔部117。若宏观地看待两个空间部分151、152，则风孔部117占有与上述实施方式I的风孔部7同样的范围，沿着旋转轴11的圆筒外周面Ila具有在转子铁芯12的周向呈弧形展开的部分地形成。
[0047]即使在这样的本实施方式2中，也能够获得与上述实施方式I同样的优点，即使在使用了烧结铁氧体磁铁的情况下，也能够提供在确保适当的磁力的同时，充分确保制冷剂的路径，并且促进制冷剂和冷冻机油的分离，高性能的压缩机。并且除此之外，根据本实施方式2，通过将风孔部分割地配置，能够进一步增加转子的强度，而且实现高速旋转，能够谋求进一步的高输出化。此外，在一般地欲进行高速化的情况下，冷冻机油的枯竭成为课题，然而像本实施方式那样通过由分割的空间部分构成风孔部，能够谋求高速化促进和制冷剂一冷冻机油的分离促进双方，即使在以高速旋转进行运转的情况下，也发挥能够抑制冷冻机油混入制冷剂中而在冷冻循环中循环，降低热传导性能这样的优异效果。
[0048]实施方式3
[0049]接着，说明本实用新型的实施方式3的永磁铁埋入型电动机。本实施方式3作为将多个分割的空间作为一个风孔部而发挥作用的情况下的其他的例子，表示一个风孔部由在径向分割的多个(图示例子中是两个)空间部分构成的情况下的例子。[0050]图5是关于本实施方式3的、与图3相同状态的图，本实施方式3除了以下说明的部分之外，也与上述实施方式I相同。如图5所示，在转子102中，由在径向一分为二的两个空间部分161、162构成一个风孔部127。空间部分161是在周向展开的内径侧的风孔构成部分，空间部分162是朝向径向外侧呈凸状的外径侧的风孔构成部分。若宏观地看待两个空间部分161、162，则风孔部127占有与上述实施方式I的风孔部7同样的范围，沿着旋转轴11的圆筒外周面11a，具有在转子铁芯12的周向呈弧形展开的部分地形成。
[0051]即使在这样的本实施方式3中，也能够获得与上述实施方式2同样的优点，能够提供在确保适当的磁力的同时，充分确保制冷剂的路径，并且促进制冷剂和冷冻机油的分离，高性能的压缩机。而且，能够谋求高速化促进和制冷剂一冷冻机油的分离促进双方。另夕卜，关于实施方式2和3，关于空间部分的分割个数也可以是三个以上，分割方向也可以是周向、径向以外的方向，对于一个风孔部，也可以组合不同方向的分割方式。
[0052]实施方式4
[0053]接着，作为本实用新型的实施方式4，说明装载有上述的实施方式I?3中任一项所述的永磁铁埋入型电动机的回转式压缩机。另外，本实用新型的压缩机并不限定于回转式压缩机。图6是装载有图1?图5所示的永磁铁埋入型电动机的缸体回转式压缩机的纵首1J视图。
[0054]回转式压缩机200在密闭容器25内具备电动机50(电动要素)和压缩要素30。虽未图示，但是在密闭容器25的底部积存有润滑压缩要素30的各滑动部的冷冻机油。
[0055]压缩要素30作为主要的要素，包括:以上下层叠状态设置的缸体20 ;利用电动机而旋转的旋转轴11 ;被旋转轴11嵌插的活塞21 ;将缸体20内分为吸入侧和压缩侧的叶片(未图示)；旋转自如地嵌插旋转轴11，闭塞缸体20的轴向端面的上下一对的上部框架22a和下部框架22b ；以及分别安装于上部框架22a和下部框架22b的消声器24a和24b。
[0056]电动机50的定子1，通过热装或焊接等方法直接安装于密闭容器25而被保持。从被固定于密闭容器25的玻璃端子26向定子I的线圈4供给电力。
[0057]转子100隔着设于定子I的内径侧的空隙地被配置，经由转子100的中心部的旋转轴11，由设于回转式压缩机200的下部的压缩要素30的轴承部(上部框架22a和下部框架22b)以旋转自如的状态保持。
[0058]接着，说明该回转式压缩机的动作。从储存器41被供给的制冷剂气体，利用被固定于密闭容器25的吸入管28,被吸入缸体20内。由于变换器的通电，电动机50旋转，由此被嵌合于旋转轴11的活塞21在缸体20内旋转。由此，在缸体20内进行制冷剂的压缩。制冷剂经过了消声器24a和24b之后，通过电动机50的风孔部等，在密闭容器25内上升。此时，在被压缩的制冷剂中混入有冷冻机油。该制冷剂和冷冻机油的混合物在通过设于转子铁芯12的风孔部7时，制冷剂和冷冻机油的分离被促进，能够防止冷冻机油流入喷出管29。这样，被压缩的制冷剂通过设于密闭容器25的喷出管29，向冷冻循环的高压侧供给。
[0059]另外，回转式压缩机200的制冷剂从以往起使用R410A、R407C、R22等，但是也能够应用低GWP (地球温室效应系数)的制冷剂等任意的制冷剂。从防止地球温室效应的观点出发，优选的是低GWP制冷剂。作为低GWP制冷剂的代表例子，有以下的制冷剂。
[0060](I)组成中具有碳的二重键合的卤代烃:例如是HFO - 1234yf (CF3CF = CH2)。HFO是Hydro — Fluoro 一 Olefin的略写，Olef in是保持一个二重键合的不饱和烃。另外，HFO - 1234yf 的 GWP 是 4。
[0061](2)组成中具有碳的二重键合的烃:例如是R1270(丙烯)。另外，GWP是3，比HFO —1234yf小，然而可燃性比HFO — 1234yf大。
[0062](3)包含组成中具有碳的二重键合的卤代烃和组成中具有碳的二重键合的烃中的至少任一个的混合物:例如是HFO - 1234yf和R32的混合物等。HFO 一 1234yf由于是低压制冷剂，所以压损大，在冷冻循环(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R41等的混合物在实用上更有力。
[0063]在以上构成的本实施方式4的回转式压缩机中，因为电动机的风孔部也像上述那样地设置，所以能够获得在确保与转子的强度适当的磁力的同时，充分地确保制冷剂的路径的优点。此外，能够促进制冷剂和冷冻机油的分离，由此，发挥能够抑制冷冻机油混入制冷剂中，在冷冻循环中循环，降低热传导性能，能够提供高性能的压缩机这样的效果。
[0064]另外，本实用新型的实施方式表示本实用新型的内容的一个例子，也可以进一步与另外的公知技术组合，在不脱离本实用新型的要旨的范围内，当然也能够通过省略一部分等变更而构成。
【权利要求】
1.一种永磁铁埋入型电动机，其特征在于， 该永磁铁埋入型电动机具备: 转子，具有层叠有多张构成板的转子铁芯；以及 定子，围绕上述转子地设置， 上述转子铁芯包括:多个磁铁收容孔，沿着周向形成与极数对应的数量；多个永磁铁，被收容在该多个磁铁收容孔中；风孔部，成为供制冷剂和冷冻机油通过的路径；以及连结孔，用于连结层叠的上述多张构成板， 多个磁铁收容孔分别形成为朝向上述转子铁芯的径向内侧突出且朝向径向外侧凹下的形状， 上述多个风孔部和上述多个连结孔以交替存在的方式沿上述转子铁芯的周向排列，上述风孔部的形状沿着旋转轴的外周面，并包括在上述转子铁芯的周向呈弧形展开的部分地形成，由此，上述风孔部的面积比上述连结孔的面积大， 使上述风孔部的周向的展开角度为Θ 1，对应的一对磁极的节距为Θ 2时，Θ I > Θ 2， 上述永磁铁是铁氧体磁铁。
2.根据权利要求1所述的永磁铁埋入型电动机，其特征在于， 上述风孔部的形状形成为，包括朝向上述转子铁芯的径向外侧的凸部、和沿着上述磁铁收容孔的内侧划定线，在转子铁芯的周向延伸的部分。
3.根据权利要求1所述的永磁铁埋入型电动机，其特征在于， 上述磁铁收容孔的短边方向的厚度被构成为，在磁极的极中心部最小，随着朝向上述转子铁芯的径向外侧去而逐渐变大。
4.根据权利要求1所述的永磁铁埋入型电动机，其特征在于， 上述多个风孔部分别由被分割了的多个空间部分构成。
5.根据权利要求1所述的永磁铁埋入型电动机，其特征在于， 在上述转子铁芯的外周面与上述定子的内周面之间形成有空隙， 上述永磁铁的极中心部的厚度被构成为，成为上述空隙的宽度的8倍以上。
6.一种压缩机，在密闭容器内具备电动机和压缩要素，其特征在于， 上述电动机是权利要求1?5中任一项所述的永磁铁埋入型电动机。
【文档编号】H02K1/32GK203813550SQ201320848556
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】马场和彦, 仁吾昌弘, 土田和庆 申请人:三菱电机株式会社