本发明涉及永磁体组入型旋转电机的转子。另外，涉及使用该旋转电机的电动压缩机及搭载有该电动压缩机的制冷空调装置。
背景技术：
在转子中使用永磁体的旋转电机通过由埋入到转子中的永磁体产生的磁场与通过使电流在设置于定子的线圈中流动而产生的磁场的相互作用，使转子旋转并得到动力。这样的旋转电机广泛地使用于利用制冷循环的空气调节装置、制冷装置等制冷空调装置的电动压缩机、电动汽车或混合动力电动汽车的电动发电机等。
这样的旋转电机的转子是通过层叠多块由圆形的电磁钢板形成的铁芯板而构成的，所述电磁钢板以与磁极数n(n为2以上的偶数)对应地成为n次对称的方式设置有多个磁体插入孔。在铁芯板中，构成相比于磁体插入孔靠中心侧的部位的区域构成内周侧铁芯部，构成相比于磁体插入孔靠外周侧的部位的区域构成外周侧铁芯部。内周侧铁芯部和外周侧铁芯部利用多个连结部连结。
在按这种方式构成的旋转电机的转子中，从埋入到磁体插入孔中的永磁体产生的磁通的一部分不会到达定子，会产生形成环路的磁短路，所述环路通过内周侧铁芯部、连结部及外周侧铁芯部并在永磁体的正反面闭合。由于磁短路的磁通不会到达定子，所以成为漏磁通而完全无助于转子的旋转，因此成为使旋转电机的性能降低的原因。为了降低这样的磁短路，减小连结部的截面积而使连结部的磁阻增大是有效的，通过减小连结部的宽度或使连结部的板厚变薄，从而能够减小连结部的截面积。
例如，在以往的旋转电机的转子中，以连结部的宽度的1/3～1/2的宽度形成凹部，从而减小连结部的截面积，所述凹部是在连结部的靠近磁体插入孔的部分实施基于冲压加工的压印(日文：コイニング)而使板厚变薄而成。(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-185081号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
在专利文献1记载的以往的旋转电机的转子中，由于通过压印使连结部的一部分的板厚变薄，所以能够减小连结部的截面积而增大连结部的磁阻，但为了确保铁芯板不会由于由转子旋转时的离心力产生的应力而发生变形的强度，将通过压印使板厚变薄而得到的部分限定在连结部的一部分。即，存在如下问题：使板厚变薄而得到的部分为连结部的宽度的1/3～1/2，另外，板厚仅为原来的板厚的80％～98％，不能说已充分地减小了截面积，由磁短路导致的漏磁通的降低效果并不显著。
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种即便使连结部的板厚变薄而使连结部的磁阻增大也能够得到足够的强度且能够充分地降低漏磁通的转子、具备该转子的旋转电机、使用该旋转电机的电动压缩机及搭载有该电动压缩机的制冷空调装置。
用于解决课题的手段
本发明的转子具备转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯是将铁芯板的磁体插入孔的位置对齐地在旋转轴方向上层叠多块所述铁芯板而构成的，所述铁芯板具备内周侧铁芯部、外周侧铁芯部、所述磁体插入孔、径向连结部、周向连结部及薄板部，所述永磁体埋设于磁体插入孔，所述内周侧铁芯部设置在以与磁极数对应的方式相对于旋转轴呈n次对称的形状的铁芯板的旋转轴侧；所述外周侧铁芯部与各磁极对应地设置在铁芯板的外周侧；所述磁体插入孔与各磁极对应地设置在内周侧铁芯部与外周侧铁芯部之间；所述径向连结部设置在各磁极间，与内周侧铁芯部连结并在铁芯板的径向上延伸；所述周向连结部与外周侧铁芯部和径向连结部连结并在铁芯板的周向上延伸，所述周向连结部的两端的径向宽度分别为w1、w2，所述周向连结部具有比w1及w2小的径向宽度为w3的最小宽度部，且宽度从两端向最小宽度部平滑地减小；所述薄板部由设置于周向连结部且在周向连结部的径向的整个宽度整体板厚为tc的定厚部、和与设置于周向连结部的定厚部相邻且板厚从tc增大为to的变厚部构成，在定厚部内具有最小宽度部。
发明的效果
根据本发明的转子，能够降低由磁短路导致的漏磁通，并且能够得到足够的强度。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的转子的纵剖视结构的剖视图。
图2是示出构成本发明的实施方式1的转子的转子铁芯的铁芯板的俯视图。
图3是将本发明的实施方式1的旋转电机的转子中构成转子铁芯的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。
图4是将本发明的实施方式1的铁芯板的连结部及空隙部周边的结构放大并示出的局部俯视图。
图5是将本发明的实施方式1的铁芯板的连结部及空隙部周边的结构放大并示出的局部立体图。
图6是本发明的实施方式1的铁芯板的周向连结部的板厚方向的剖视图。
图7是用于定义椭圆圆弧的椭圆的俯视图，所述椭圆圆弧形成本发明的实施方式1的铁芯板的周向连结部的缘部。
图8是将本发明的实施方式2的旋转电机的转子中构成转子铁芯的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。
图9是将本发明的实施方式3的旋转电机的转子中构成转子铁芯的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。
图10是将本发明的实施方式4的旋转电机的转子中构成转子铁芯的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。
图11是将本发明的实施方式4的铁芯板的连结部和空隙部的周边的结构放大并示出的局部立体图。
图12是本发明的实施方式4的铁芯板的连结部的板厚方向的剖视图。
图13是将本发明的实施方式5的旋转电机的转子中构成转子铁芯的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。
图14是将本发明的实施方式5的铁芯板的连结部及空隙部的周边的结构放大并示出的局部立体图。
图15是本发明的实施方式5的铁芯板的周向连结部周边的板厚方向的剖视图。
图16是示出本发明的实施方式5的铁芯板的连结部及空隙部的周边的结构的局部俯视图。
图17是示出本发明的实施方式6的电动压缩机的纵剖视结构的剖视图。
图18是示出本发明的实施方式7的空气调节装置的制冷循环的制冷剂回路图。
图19是示出本发明的实施方式7的分体式空气调节装置的室外机的分解立体图。
具体实施方式
实施方式1.
首先，说明本发明的实施方式1的旋转电机的转子的结构。图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的转子的纵剖视结构的剖视图。本发明的实施方式1示出的旋转电机例如是在空气调节装置、制冷装置等利用制冷循环的制冷空调装置的电动压缩机中使用的旋转电机。
如图1所示，旋转电机的转子60具有：将多块由电磁钢板形成的铁芯板层叠而构成的转子铁芯20、配置在磁体插入孔5内的永磁体9、以及设置在转子铁芯20的两端的端板21，所述磁体插入孔5设置于转子铁芯20。并且，在电动压缩机所使用的旋转电机的转子60中，在一方端板21的外侧具备用于保持旋转时的平衡的半圆状平衡配重23。转子铁芯20、配置在转子铁芯20的两端的端板21以及平衡配重23利用铆钉24一体地固定而构成转子60。另外，在转子铁芯20及端板21的内部设置有轴插入孔4，所述轴插入孔4用于供由单点划线p-q示出的成为旋转轴的轴通过。此外，在上述结构中，不一定需要平衡配重23，也可以是没有平衡配重23的结构的转子60。另外，永磁体9例如可列举以钕、铁、硼为主成分的板状稀土类磁体、以氧化铁为主成分的板状铁氧体磁体。
在按上述方式构成的圆筒状转子的周围配置具备线圈的定子而构成旋转电机。而且，通过向定子的线圈供给电流，从而能够使转子以旋转轴为中心进行旋转。
图2是示出构成图1所示的转子的转子铁芯的铁芯板的俯视图。另外，图3是将图2所示的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。在图3中一并示出了一个极的量的永磁体。
如图2所示，铁芯板1由成形为圆形的厚度为0.1～1mm、优选为0.35～0.5mm的电磁钢板构成。在将磁极数设为n极(n为2以上的偶数)时，铁芯板1呈n次旋转对称的形状。由于图2是磁极数为6极的情况，所以为6次对称的形状，但本发明不将磁极数限定于6极，磁极数也可以是4极或8极等其它极数。
图2所示的6极的铁芯板1在利用通过铁芯板1的中心的虚线a-b、虚线c-d及虚线e-f进行六等分的情况下，等分割而成的每一部分分别成为相同的形状。因此，以下对用磁极数6将铁芯板1等分割而成的部分中的一个极的量的部分形状进行说明，如果将使以下说明的一个极的量的部分形状旋转0°、60°、120°、180°、240°、300°而得到的6个部分形状拼接，则成为铁芯板的整体形状。磁极数为6极以外的情况也同样如此，铁芯板1具有旋转对称形状的性质。
图3示出了构成图2中由虚线a-b和虚线c-d夹着的纸面上侧部分的一个极的量的铁芯板1。此外，在图3中，省略轴插入孔4进行表示。在图2及图3中，单点划线r-s是图3所示的磁极的极轴，极轴通过铁芯板1的中心，铁芯板1的一个极的量的形状构成为相对于极轴线对称。因此，在以下的说明中，例如，在用局部俯视图示出图3那样的一个极的量的结构而对比由单点划线r-s示出的极轴靠纸面左侧的结构进行说明并省略纸面右侧的说明的情况下，由于纸面左侧和纸面右侧相对于极轴线对称，所以也可以理解为纸面右侧的结构与纸面左侧的结构相同。反过来也是同样的。另外，除了需要相对于极轴特别区分纸面左侧的结构和纸面右侧的结构的情况之外，对在纸面左侧和纸面右侧示出相同结构的部分标注相同的附图标记。
如图2及图3所示，在铁芯板1设置有在与极轴垂直的方向上具有长度方向的磁体插入孔5，在比磁体插入孔5靠铁芯板1的中心侧的位置设置有内周侧铁芯部2，在比磁体插入孔5靠铁芯板1的外周侧的位置设置有外周侧铁芯部3。内周侧铁芯部2和外周侧铁芯部3由连结部6连结，连结部6以分别包围设置在磁体插入孔5的两端的空隙部7的方式，由周向连结部6a和径向连结部6b这两个区域构成。
周向连结部6a是长度方向与铁芯板1的周向一致的连结部，径向连结部6b是长度方向与铁芯板1的径向一致的连结部。空隙部7是为了抑制永磁体9的端部处的磁短路并增大连结内周侧铁芯部2和外周侧铁芯部3的磁路的磁阻而设置的。由于内周侧铁芯部2与外周侧铁芯部3之间的区域由连结部6和空隙部7构成，所以在减小连结部6的宽度时，空隙部7的面积变大。
详细内容随后叙述，在周向连结部6a的周向的一部分设置有板厚比其它部分薄的薄板部12。通过在周向连结部6a设置薄板部12，从而能够减小截面积而增大磁阻，并抑制磁短路。为了抑制由设置薄板部12导致的强度降低，周向连结部6a的铁芯板1中心侧的缘部呈相比于与铁芯板1同心的同心圆的圆弧向铁芯板1的外周侧凸出的形状，优选的是，呈椭圆圆弧的形状。而且，通过以将周向连结部6a的宽度成为最小的部位包括在内的方式设置薄板部12，从而能够使由板厚方向的形状引起的应力集中的产生部位和由面方向的形状引起的应力集中的产生部位不成为相同的位置。
此外，在这里所说的应力集中是指由转子60旋转时的离心力产生薄板部12的平均应力的1.2倍以上的应力的情况。薄板部12的平均应力能够通过使在转子60旋转时在薄板部12产生的周向上的荷重除以薄板部12的与周向正交的截面的截面积而得到。在本发明中，将产生了应力集中的部位称为应力集中部位。
在磁体插入孔5的两端部的内周侧铁芯部2设置有磁体固定部8，从而抑制插入到磁体插入孔5中的永磁体9在磁体插入孔5的长度方向上移动，将永磁体9在磁体插入孔5内配置在固定位置。通过将按这种方式构成的多块铁芯板1的磁体插入孔5的位置对齐并层叠该多块铁芯板1，从而构成转子铁芯20。
接着，详细说明上述周向连结部6a及薄板部12的结构。
图4是将图2所示的铁芯板的连结部及空隙部周边的结构放大并示出的局部俯视图。图4示出了图2所示的铁芯板1的虚线c-d的两侧且纸面上侧的连结部6及空隙部7的周边的结构。如上所述，由于铁芯板1是相对于中心旋转对称的形状，且各磁极是相对于极轴线对称的形状，所以在这里示出的连结部6及空隙部7的周边的结构不限于图4所示的部分，对于铁芯板1的全部的连结部6及空隙部7的周边的结构而言，都是相同的。
在图4中，双点划线a-b、双点划线c-d、双点划线e-f是用于说明铁芯板1中的连结部6的范围的辅助线。双点划线a-b及双点划线c-d是与通过铁芯板1的中心的虚线c-d平行的直线，且与在空隙部7的周缘上距虚线c-d的距离最大的部位相切。双点划线e-f是与通过铁芯板1的中心的虚线c-d垂直的直线，且与在磁体固定部8的端缘上最靠近铁芯板1的外周的部位具有交点。在图4中，在将双点划线a-b、双点划线c-d、双点划线e-f作为边界线的情况下，连结部6是这些边界线的内侧的区域。即，铁芯板1的外周侧铁芯部3和连结部6由双点划线a-b及双点划线c-d划分，内周侧铁芯部2和连结部6由双点划线e-f划分。
另外，双点划线g-h及双点划线i-j是用于说明连结部6中的周向连结部6a与径向连结部6b的边界的辅助线。双点划线g-h及双点划线i-j是与通过铁芯板1的中心的虚线c-d平行的直线，并与径向连结部6b的边缘相切。由于在图4中径向连结部6b的宽度恒定，所以双点划线g-h及双点划线i-j遍及径向连结部6b的边缘的整体与径向连结部6b的边缘相切，但在径向连结部6b的宽度不恒定的情况下，可以定义为在最靠近铁芯板1的外周的部位与空隙部7的周缘相切的直线。连结部6中的由双点划线g-h和双点划线i-j夹着的区域是径向连结部6b，除此以外的区域是周向连结部6a。
接着，单点划线g-h和由长虚线示出的椭圆10a是用于说明周向连结部6a的形状的辅助线。单点划线g-h是与通过铁芯板1的中心的虚线c-d垂直的直线。如图4所示，周向连结部6a的内侧的缘部10为椭圆圆弧的形状。椭圆10a是以长轴与单点划线g-h重叠的方式描绘出的椭圆，并与平行于虚线c-d的双点划线a-b及双点划线g-h相切，所述虚线c-d是径向连结部的长度方向。即，如上所述，由于双点划线a-b及双点划线g-h是周向连结部6a与其它区域的边界线，所以周向连结部6a的缘部10的形状与椭圆10a中的比单点划线g-h靠铁芯板1的外周侧的椭圆圆弧一致。
周向连结部6a的范围及形状按以上方式定义。如图4所示，周向连结部6a的两端的宽度分别为w1、w2，周向连结部6a的铁芯板1中心侧的缘部10呈相比于铁芯板1的同心圆向铁芯板1的外周侧凸出的形状。因此，在周向连结部6a设置有宽度为w3且成为最小的最小宽度部11，周向连结部6a的宽度从两端向最小宽度部11平滑地减小。而且，薄板部12以将最小宽度部11包括在内的方式设置。
此外，在图4中，由于椭圆10a的长轴与虚线c-d重叠，所以椭圆10a的短轴并不朝向铁芯板1的中心，椭圆10a的远离虚线c-d的一侧向铁芯板1的外周侧倾斜，靠近虚线c-d的一侧向铁芯板1的中心侧倾斜。因此，最小宽度部11设置在与椭圆10a的中心相比远离虚线c-d的一方。
图5是将图4所示的连结部及空隙部周边的结构放大并示出的局部立体图。另外，图6是周向连结部的沿着图5的虚线m-n的板厚方向的剖视图。
如图5及图6所示，薄板部12的板厚比铁芯板1内的其它部分薄。薄板部12既可以通过作为冲压加工的压印而形成，或者也可以通过切削或蚀刻而形成。在通过压印形成薄板部12时，由于加工硬化，与切削或蚀刻相比，能够提高薄板部12的强度，因此是优选的。通过按这种方式在周向连结部6a设置薄板部12，薄板部12的截面积变小，所以薄板部12的磁阻变大，能够使通过连结部6的漏磁通降低而使旋转电机的效率提高。如图5所示，薄板部12设置于周向连结部6a的整个宽度方向。另一方面，薄板部12既可以设置于周向连结部6a的整个长度方向，也可以设置于长度方向的一部分。并且，也可以超出周向连结部6a的范围，设置至外周侧铁芯部3、径向连结部6b。但是，由于在周向连结部6a的长度方向的更多部分设置薄板部12时周向连结部6a的磁阻会变得更大，所以能够使漏磁通降低更多。
如图6所示，薄板部12由作为恒定的板厚tc的区域的定厚部12a和板厚从to变化为tc的变厚部12b、12c构成。板厚to是铁芯板1的板厚，在铁芯板1内除了薄板部12之外的部分的板厚为to。如图5所示，变厚部12b是靠近外周侧铁芯部3的一侧，变厚部12c是靠近径向连结部6b的一侧。为了增大周向连结部6a的磁阻而降低漏磁通，定厚部12a的厚度tc与铁芯板1的厚度to的比率tc/to较小时为佳，为了兼顾强度和漏磁通降低，tc/to优选为1/4～3/4，更优选为1/3～2/3。
通过按以上方式构成铁芯板1，将磁体插入孔5的位置对齐并层叠多块铁芯板1，从而构成转子铁芯20。此外，由于铁芯板1具有薄板部12，所以在层叠铁芯板1的情况下，在薄板部12的部分构成将空隙部7与转子铁芯20的外侧连通的风路，因此能够利用通过风路的流体对永磁体9进行冷却。
接着，说明本发明的实施方式1的旋转电机的工作。在向旋转电机的定子供给电流时，转子60以图1所示的旋转轴p-q为中心旋转。旋转轴p-q是通过铁芯板1的中心的轴。在转子60旋转时，离心力会作用于设置在转子铁芯20内的永磁体9及铁芯板1的外周侧铁芯部3。如上所述，由于铁芯板1相对于极轴r-s线对称地形成，所以离心力中的与极轴r-s垂直的周向的分量相互抵消，仅与极轴r-s平行的径向的分量起作用。
作用于永磁体9及外周侧铁芯部3的径向的力会使连结部6产生应力。由于径向连结部6b的长度方向朝向径向，且离心力仅存在径向的分量，所以在径向连结部6b仅产生拉伸应力。另一方面，由于周向连结部6a的长度方向朝向与径向正交的周向，所以在周向连结部6a会产生以与径向连结部6b的边界附近为支点将周向连结部6a向铁芯板1的外侧弯曲的弯曲应力。就铁芯板1的对塑性变形的抗性而言，相对于拉伸应力较强，但相对于弯曲应力较弱，因此，在周向连结部6a产生的弯曲应力决定对塑性变形的抗性。
在本发明中，由于周向连结部6a的形状是按上述方式构成的，所以即使在周向连结部6a设置薄板部12，也能够充分地提高周向连结部6a的强度。以下说明其机理。
在周向连结部6a设置有薄板部12的情况下，在周向连结部6a产生的弯曲应力的集中部位能够分开地考虑为：由板厚方向的形状引起的应力集中部位、和由铁芯板1的面方向的形状引起的应力集中部位。如图6所示，由板厚方向的形状引起的应力集中产生在薄板部12内的靠近径向连结部6b一侧的变厚部12c内的与定厚部12a的边界附近。换句话说，在设置于周向连结部6a的薄板部12内，在从板厚从最小值开始变大的部位到最靠近径向连结部6b的部位产生。
另一方面，如图4所示，由铁芯板1的面方向的形状引起的应力集中产生在薄板部12内的最小宽度部11附近的靠近周向连结部6a的缘部10的一侧。由面方向的形状引起的应力集中无法如由板厚方向的形状引起的应力集中那样具体地示出位置，例如，根据在何种程度的范围设置薄板部12等因素，而在从最小宽度部11的位置稍微偏移的位置产生。但是，由于由面方向的形状引起的应力集中基本产生在最小宽度部11的附近，所以通过分开地设置作为由板厚方向的形状引起的应力集中部位的变厚部12c与定厚部12a的边界、作为由面方向的形状引起的应力集中部位的最小宽度部11的位置，从而能够将由面方向的形状引起的应力集中和由板厚方向的形状引起的应力集中分散，能够降低在周向连结部6a产生的弯曲应力的最大值并提高对塑性变形的抗性。
接着，说明椭圆10a的形状，所述椭圆10a决定周向连结部6a的缘部10的椭圆圆弧的形状。
一般而言，在将长轴半径设为a并将短轴半径设为b的情况下，椭圆的形状能够用椭圆率b/a定义。图7是用于定义椭圆圆弧的椭圆的俯视图，所述椭圆圆弧决定周向连结部的缘部。在图7中，由实线示出的圆弧表示铁芯板1的外周，点o表示铁芯板1的中心。另外，由虚线示出的椭圆是决定周向连结部6a的缘部10的椭圆圆弧形状的椭圆10a。在图7中，为了容易理解，相对于铁芯板1的大小，与实际的铁芯板1的情况相比较大地示出了椭圆10a的大小。
此外，在图4中，椭圆10a的短轴朝向从铁芯板1的中心方向偏移了的方向，但在图7中，椭圆10a的短轴朝向铁芯板1的中心方向。在实际的铁芯板1中，椭圆10a的短轴无需朝向铁芯板1的中心方向，在如图4所示那样偏移时，最小宽度部11的位置同定厚部12a与变厚部12c的边界的位置的距离会变得更大，由面方向的形状引起的应力集中部位和由板厚方向的形状引起的应力集中部位进一步分离，因此是优选的。但是，如图2、图4所示，由于椭圆10a的大小相对于实际的铁芯板1的大小的比率比图7所示的椭圆10a的大小相对于铁芯板1的大小的比率小，短轴的朝向与中心方向的偏移微小，所以能够如图7那样用短轴朝向中心方向的形状来近似椭圆10a的形状。
在图7中，a、b、c、d是各线段的距离。a是椭圆10a的长轴半径，b是椭圆10a的短轴半径。另外，通过椭圆10a的长轴上的点a和点b的虚线n-m是与铁芯板1的外周为同心圆的圆弧。c是椭圆10a的长轴上的点a与铁芯板1的中心o的距离，是构成虚线n-m的圆弧的圆的半径。d是椭圆10a的中心与铁芯板1的中心o的距离。另外，角度θ是连结铁芯板1的中心o和点a的线段o-a与连结铁芯板1的中心o和点b的线段o-b之间的角度。
椭圆10a被设计成：短轴上的点c与由虚线n-m构成的圆弧相比位于铁芯板1的外周侧。即，通过点a-点c-点b的椭圆10a的圆弧呈与虚线n-m相比向铁芯板1的外周侧凸出的形状，所述虚线n-m是铁芯板1的同心圆的圆弧。在短轴上的点c与由虚线n-m构成的圆弧相比位于铁芯板1的外周侧的情况下，椭圆10a与铁芯板1的外周之间的距离最小的最小宽度部为点c的位置，在短轴上的点c与由虚线n-m构成的圆弧相比位于铁芯板1的中心侧的情况下，最小宽度部为靠近点a及点b的位置。如上所述，由于在靠近点a或点b的位置存在薄板部12的定厚部12a与变厚部12c的边界，在该边界会形成由板厚方向的形状引起的应力集中部，所以为了使板厚方向的应力集中部和面方向的应力集中部成为不同的位置，最小宽度部为点c的位置为佳。因此，椭圆10a需要是短轴上的点c与由虚线n-m构成的圆弧相比位于铁芯板1的外周侧的椭圆。这样的椭圆利用图7所示的距离a、b、c、d和角度θ进行定义。
如图7所示，为了使短轴上的点c与由虚线n-m构成的圆弧相比位于铁芯板1的外周侧，距离d与椭圆10a的短轴半径b的合计距离需要比构成虚线n-m的圆弧的圆的半径即距离c大。即，需要满足以下的数学式(1)的条件。
b+d>c…(1)
由于距离d为d＝c·cos(θ/2)，所以在代入数学式(1)并对椭圆10a的短轴半径b进行变形时，成为以下的数学式(2)。
b>c{1-cos(θ/2)}…(2)
由于椭圆10a的长轴半径a为a＝c·sin(θ/2)，所以将数学式(2)代入b/a，椭圆率b/a成为以下的数学式(3)。
b/a>sin(θ/2)/{1-cos(θ/2)}…(3)
由不等号的朝向可知，数学式(3)示出了椭圆10a的椭圆率的下限值。由数学式(3)可知，椭圆10a的椭圆率的下限值由连结铁芯板1的中心o与椭圆10a的长轴上的点a及点b的两条直线之间的角度θ决定。即使在如图4那样椭圆10a的短轴的朝向从铁芯板1的中心方向倾斜的情况下，同样地也可以由连结铁芯板1的中心o与椭圆10a的长轴上的点a及点b的两条直线之间的角度θ决定。
另一方面，通过应力分析对上限值进行研究。在椭圆率b/a为1/2的情况下，面方向的应力过于集中在最小宽度部，应力的最大值变大，这并不是优选的。在椭圆率b/a为1/3的情况下，由于面方向的应力集中也会扩展到最小宽度部的周边，所以面方向的应力不会过于集中在最小宽度部，应力的最大值为容许值以下。另外，在椭圆率b/a为1/4的情况下，面方向的应力集中部会进一步扩展到最小宽度部的周边，成为更优选的应力分布。如上所述，椭圆10a的椭圆率b/a为1/3以下为佳，如果为1/4以下则更好。
此外，在数学式(3)中，在角度θ大于36度时，椭圆率b/a为1/3以上，在角度θ大于28度时，椭圆率b/a为1/4以上。由于数学式(3)是示出椭圆率b/a的下限值的公式，所以在将椭圆10a的椭圆率b/a的上限值设为1/3的情况下，角度θ必须为36度以下，在将上限值设为1/4的情况下，角度θ必须为28度以下。
接着，对通过应力分析来比较上述本发明的实施方式1的铁芯板1的应力分布与在以往的铁芯板的周向连结部形成薄板部而成的铁芯板的应力分布而得到的结果进行记述。以往的铁芯板具有如下形状：周向连结部的宽度在周向连结部的整个长度方向上等宽，在周向连结部的两端，利用圆弧将内侧的缘部与空隙部的周缘平滑地连接。即，形成周向连结部的铁芯板外周侧的边缘的圆弧、形成周向连结部的铁芯板中心侧的边缘的圆弧由以铁芯板的中心为中心的同心圆构成。如上所述，本发明的实施方式1的铁芯板1的周向连结部6a的宽度根据位置而不同，但为了使周向连结部6a的磁阻与以往的铁芯板相同，使本发明的实施方式1的铁芯板1的周向连结部6a的宽度的平均值与以往的铁芯板的周向连结部的宽度相同。如图4所示，本发明的铁芯板1为如下形状：椭圆10a的短轴从中心方向倾斜，椭圆10a的椭圆率为1/4。对于薄板部而言，两铁芯板的薄板部均为相同板厚及相同长度，且薄板部设置于距径向连结部的中心轴等距离的位置。薄板部的定厚部的板厚tc为铁芯板的板厚to的1/2。
制作以上那样的分析模型，通过分析，求解出使转子旋转时产生的应力。此外，以往的铁芯板原本并没有在周向连结部设置薄板部，但在下文中，将按上述方式在以往的铁芯板的周向连结部设置薄板部而成的铁芯板称为以往的铁芯板。
应力分析的结果是，在以往的铁芯板中，由面方向的形状引起的应力集中产生在与由板厚方向的形状引起的应力集中部相同的位置，即产生在薄板部的靠近径向连结部一侧的变厚部的与定厚部的边界附近。该结果的原因在于，由面方向和板厚方向这两者的形状引起的应力集中被合在了一起，在薄板部的靠近径向连结部一侧的变厚部的与定厚部的边界附近产生了较大的应力集中。
另一方面，在本发明的铁芯板1中，由面方向的形状引起的应力集中产生在与由板厚方向的形状引起的应力集中部不同的位置，即产生在周向连结部6a的最小宽度部11的附近，而且椭圆率为1/4，因此，成为从最小宽度部11的位置起进行扩展的应力分布。另外，由板厚方向的形状引起的应力集中产生在薄板部12的靠近径向连结部6b一侧的变厚部12c的与定厚部12a的边界附近。但是，由于由面方向的形状引起的应力集中部位和由板厚方向的形状引起的应力集中部位产生在远离的位置，所以整体上应力集中被分散，在本发明的铁芯板1的周向连结部6a内产生的最大应力的大小为在以往的铁芯板的周向连结部内产生的最大应力的70％以下。
如上所述，由于本发明的铁芯板1与以往的铁芯板相比能够减小在周向连结部6a产生的最大应力，所以在将最大应力的容许值设为与以往的铁芯板相同时，能够进一步减小周向连结部6a的宽度并增大磁阻。由此，可以得到能够降低由磁短路导致的漏磁通并提高旋转电机的效率这样的效果。
另外，对于本发明的铁芯板1而言，在为了使磁阻与以往的铁芯板相同而将周向连结部6a的宽度设为与以往的铁芯板相同的情况下，由于在周向连结部6a产生的最大应力比以往的铁芯板小，所以可以得到如下效果：与以往的铁芯板相比，能够以更廉价且低强度的电磁钢板形成铁芯板，能够降低旋转电机的材料成本。
并且，在层叠多块本发明的铁芯板1而构成转子铁芯20的情况下，设置于铁芯板1的周向连结部6a的薄板部12构成将转子铁芯20内的空隙部7与转子铁芯20的外侧连通的风路，所以可以得到如下效果：能够冷却端部与空隙部7相接的永磁体，能够提高转子60的退磁阻力，并提高转矩而无需使转子60大型化。
实施方式2.
图8是将本发明的实施方式2的旋转电机的转子中构成转子铁芯的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。在图8中，标注有与实施方式1相同的附图标记的部分表示相同或对应的结构，并省略其说明。磁体插入孔的形状与本发明的实施方式1不同。
如图8所示，本实施方式2的转子60的铁芯板1以磁体插入孔5a、5b相对于极轴r-s线对称地向铁芯板1的中心侧凸出的方式呈v字形设置。磁体插入孔5a和磁体插入孔5b彼此连通，并构成为一个磁体插入孔。磁体插入孔5a、5b的远离极轴r-s一侧的端部分别与空隙部7连通，并以包围空隙部7的方式设置有由周向连结部6a和径向连结部6b构成的连结部6。另外，与实施方式1同样地，在周向连结部6a设置有薄板部12。在磁体插入孔5a、5b的远离极轴r-s一侧的端部分别设置有磁体固定部8a，在磁体插入孔5a、5b的极轴r-s一侧设置有磁体固定部8b。
将如上所述的铁芯板1的磁体插入孔5a、5b的位置对齐并层叠多块该铁芯板1，从而构成转子铁芯20。将板状的永磁体分别插入到转子铁芯20的磁体插入孔5a和磁体插入孔5b中的每一个，从而构成转子60。利用磁体固定部8a、8b来抑制永磁体向磁体插入孔5a、5b的长度方向的移动，将永磁体固定在转子60内。利用这样的结构，由于与实施方式1的情况相比能够增加所插入的永磁体的量，所以能够增加旋转电机的最大转矩而无需增大转子60的尺寸。
在按这种方式构成的转子60旋转时，如在实施方式1中叙述的那样，离心力会作用于永磁体及外周侧铁芯部3。如图8所示，由于本实施方式2的铁芯板1也为相对于极轴r-s线对称的结构，所以离心力中的周向的分量彼此相互抵消，仅径向的分量起作用。因此，在径向连结部6b产生拉伸应力，在周向连结部6a产生弯曲应力。
在本实施方式2的铁芯板1的情况下，也如在实施方式1中叙述的那样，通过利用压印等在周向连结部6a形成薄板部12，并将周向连结部6a的内侧的缘部10设为椭圆圆弧，从而能够将由板厚方向的形状引起的应力集中部位和由面方向的形状引起的应力集中部位设为不同的位置，使周向连结部6a的应力分布分散。因此，能够利用薄板部12使连结部6的磁阻增大并降低由磁短路导致的漏磁通，且能够提高旋转电机的效率并提高铁芯板1的对塑性变形的抗性。
此外，在图8中，磁体插入孔5a和磁体插入孔5b彼此连通，并构成为一个磁体插入孔，但也可以在磁体插入孔5a与磁体插入孔5b之间设置新的连结部，构成为使磁体插入孔5a和磁体插入孔5b完全分离。但是，当在磁体插入孔5a与磁体插入孔5b之间设置新的连结部时，由于会因新的连结部而产生磁短路，所以为了提高旋转电机的效率，优选如图8那样，在磁体插入孔5a与磁体插入孔5b之间不设置新的连结部，使磁体插入孔5a与磁体插入孔5b彼此连通成一个磁体插入孔。但是，即使是在磁体插入孔5a与磁体插入孔5b之间设置有新的连结部的情况下，通过在周向连结部6a形成薄板部12并将周向连结部6a的内侧的缘部10设为椭圆圆弧，从而也能够提高铁芯板1的对塑性变形的抗性。
实施方式3.
图9是将本发明的实施方式3的旋转电机的转子中构成转子铁芯的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。在图9中，标注有与实施方式1相同的附图标记的部分表示相同或对应的结构，并省略其说明。磁体插入孔的形状与本发明的实施方式1不同。
如图9所示，本实施方式3的转子60的铁芯板1以磁体插入孔5a、5b、5c相对于极轴r-s线对称地向铁芯板1的中心侧凸出的方式呈u字形设置。磁体插入孔5a、磁体插入孔5b及磁体插入孔5c彼此连通，并构成为一个磁体插入孔。磁体插入孔5a、5c的远离极轴r-s一侧的端部分别与空隙部7连通，并以包围空隙部7的方式设置有由周向连结部6a和径向连结部6b构成的连结部6。另外，与实施方式1同样地，在周向连结部6a设置有薄板部12。在磁体插入孔5a、5c的远离极轴r-s一侧的端部分别设置有磁体固定部8a，在磁体插入孔5a、5c的靠近极轴r-s一侧的端部与磁体插入孔5b的两端部之间设置有磁体固定部8b。
将如上所述的铁芯板1的磁体插入孔5a、5b、5c的位置对齐并层叠多块该铁芯板1，从而构成转子铁芯20。将板状的永磁体分别插入到转子铁芯20的磁体插入孔5a、磁体插入孔5b及磁体插入孔5c中的每一个，从而构成转子60。利用磁体固定部8a、8b来抑制永磁体向磁体插入孔5a、5b、5c的长度方向的移动，将永磁体固定在转子60内。利用这样的结构，由于与实施方式2的情况相比能够进一步增加所插入的永磁体的量，所以能够进一步增加旋转电机的最大转矩而无需增大转子60的尺寸。
在按这种方式构成的转子60旋转时，如在实施方式1中叙述的那样，离心力会作用于永磁体及外周侧铁芯部3。如图9所示，由于本实施方式3的铁芯板1也为相对于极轴r-s线对称的结构，所以离心力中的周向的分量彼此相互抵消，仅径向的分量起作用。因此，在径向连结部6b产生拉伸应力，在周向连结部6a产生弯曲应力。
在本实施方式3的铁芯板1的情况下，也如在实施方式1中叙述的那样，通过利用压印等在周向连结部6a形成薄板部12，并将周向连结部6a的内侧的缘部10设为椭圆圆弧，从而能够将由板厚方向的形状引起的应力集中部位和由面方向的形状引起的应力集中部位设为不同的位置，使周向连结部6a的应力分布分散。因此，能够利用薄板部12使连结部6的磁阻增大并降低由磁短路导致的漏磁通，且能够提高旋转电机的效率并提高铁芯板1的对塑性变形的抗性。
此外，在图9中，磁体插入孔5a、磁体插入孔5b及磁体插入孔5c彼此连通，并构成为一个磁体插入孔，但如在实施方式2中叙述的那样，也可以在各磁体插入孔之间设置新的连结部，构成为使各个磁体插入孔分离。
实施方式4.
图10是将本发明的实施方式4的旋转电机的转子中构成转子铁芯的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。另外，图11是将图10示出的铁芯板的连结部和空隙部的周边的结构放大并示出的局部立体图。在图10、图11中，标注有与实施方式1相同的附图标记的部分表示相同或对应的结构，并省略其说明。设置于连结部的薄板部的结构与本发明的实施方式1不同。
如图11所示，本实施方式4的铁芯板1的薄板部12连续地设置于周向连结部6a和径向连结部6b这双方。图12是图11的虚线m-n及虚线c-d处的板厚方向的剖视图。图12的(a)是虚线m-n处的剖视图，纸面左侧为虚线m-n的m侧。图12的(b)是虚线c-d处的剖视图，纸面左侧是虚线c-d的c侧即铁芯板1的外周侧。如图11及图12所示，薄板部12由板厚为tc且恒定的定厚部12a和板厚从tc变化为to的变厚部12b、12d构成，所述定厚部12a连续地设置于周向连结部6a和径向连结部6b这双方，所述变厚部12b、12d设置在定厚部12a的周围。与在实施方式1中叙述的变厚部12b同样地，变厚部12b是设置于周向连结部6a的变厚部。另一方面，在本实施方式4中，在周向连结部6a的靠近径向连结部6b的一侧不存在变厚部，与实施方式1不同，在连结径向连结部6b与内周侧铁芯部2的部分存在有变厚部12d。与在实施方式1中示出的形状同样地，周向连结部6a的内侧的缘部10的形状为椭圆圆弧的形状。
将按以上方式构成的铁芯板1的磁体插入孔5的位置对齐并层叠多块该铁芯板1，从而构成转子铁芯20，将板状的永磁体插入到转子铁芯20的磁体插入孔中，从而构成转子60。在转子60旋转时，离心力会作用于永磁体和外周侧铁芯部3，但如在实施方式1～3中叙述的那样，由于铁芯板1为相对于极轴r-s线对称的结构，所以周向的分量相互抵消，仅径向的分量起作用。
由于本实施方式4的铁芯板1不存在实施方式1～3的铁芯板中存在的设置于周向连结部6a的靠近径向连结部6b一侧的变厚部12c，所以由板厚方向的形状引起的弯曲应力的集中部会产生在周向连结部6a的靠近外周侧铁芯部3一侧的变厚部12b。另一方面，由于在设置于将径向连结部6b和内周侧铁芯部2连结的部分的变厚部12d中只有拉伸应力起作用，所以在考虑对塑性变形的抗性时，在变厚部12d产生的应力不会如在变厚部12b产生的应力那样成为问题。此外，由于变厚部12b的位置与在实施方式1中示出的变厚部12c的位置相比距径向连结部6b的距离较大，所以在变厚部12b产生的应力的最大值比在实施方式1中示出的变厚部12c产生的应力的最大值小。
另一方面，由于周向连结部6a的内侧的缘部10的椭圆圆弧构成为与在实施方式1中叙述的椭圆10a重叠，所以与实施方式1同样地，由面方向的形状引起的应力集中产生在周向连结部6a的宽度最窄的最小宽度部11的附近。因此，由于由板厚方向的形状引起的应力集中和由面方向的形状引起的应力集中产生在不同的位置，所以能够使周向连结部6a的应力分布分散。其结果是，能够利用薄板部12使连结部6的磁阻增大并降低由磁短路导致的漏磁通，且能够提高旋转电机的效率并提高铁芯板1的对塑性变形的抗性。
此外，在上述实施方式1～4中，对周向连结部6a的内侧的缘部10的形状为椭圆圆弧的情况进行了记述，但如果周向连结部6a的宽度不均一且宽度最窄的最小宽度部设置在不同于薄板部的定厚部与变厚部的边界附近的位置，则也可以代替椭圆圆弧，使缘部10的形状为直径不同的两条以上的圆弧、长轴或短轴中的任一方或双方的长度不同的两条以上的椭圆圆弧、或者将两条以上圆弧与椭圆圆弧平滑地连接而成的形状。
另外，对铁芯板1相对于极轴线对称的情况进行了记述，但由于在转子铁芯20旋转的情况下在连结部6产生的应力是由在外周侧铁芯部3及永磁体9产生的离心力造成的，因此，由于在内周侧铁芯部2设置有供铆钉24插入的孔等，内周侧铁芯部2并不是线对称，严格地说，也可以是相对于极轴线不对称的铁芯板1。
另外，示出了铁芯板1的外周为圆形的情况，但不限于圆形，例如在为花瓣形等具有凹凸的形状的情况下，也可以得到同样的效果。另外，通过在铁芯板1中使用具有700mpa以上的拉伸强度的高强度电磁钢板，即使减小周向连结部6a及径向连结部6b的宽度，也能够得到足够的强度，能够得到降低了由磁短路导致的漏磁通的转子，因此，能够得到高效率的旋转电机。
实施方式5.
图13是将本发明的实施方式5的旋转电机的转子中构成转子铁芯的铁芯板的一部分放大并示出的局部俯视图。另外，图14是将图13示出的铁芯板的连结部及空隙部的周边的结构放大并示出的局部立体图。在图13、图14中，标注有与实施方式1相同的附图标记的部分表示相同或对应的结构，并省略其说明。设置于连结部的薄板部的结构、以及周向连结部的缘部的形状与本发明的实施方式1不同。
如图13及图14所示，本实施方式5的铁芯板1的薄板部12设置为从周向连结部6a至外周侧铁芯部3。图15是图14的虚线m-n处的板厚方向的剖视图。在图15中，纸面左侧为虚线m-n的m侧。如图14及图15所示，薄板部12由板厚为tc且恒定的定厚部12a和板厚从tc变化为to的变厚部12b、12c构成，所述定厚部12a设置为从周向连结部6a至外周侧铁芯部3，所述变厚部12b、12c设置在定厚部12a的周围。变厚部12b与在实施方式1中叙述的变厚部12b不同，变厚部12b的整体没有设置在周向连结部6a内，而是设置在外周侧铁芯部3内。另一方面，与在实施方式1中叙述的变厚部12c同样地，变厚部12c设置于周向连结部6a的靠近径向连结部6b的一侧。
图16是示出图13所示的铁芯板的连结部及空隙部的周边的结构的局部俯视图。在图16中，由虚线示出的圆弧10a、椭圆10b、圆10c及点p、点q、点r、点s是用于说明周向连结部6a的内周侧的缘部10的形状的辅助线及辅助点。圆弧10a与形成为圆形的铁芯板1同心，即，圆弧10a是以铁芯板1的旋转轴为中心的圆弧。椭圆10b是长轴半径及短轴半径比圆弧10a的半径短的椭圆，且长轴与通过铁芯板1的中心的虚线c-d正交。圆10c是半径比圆弧10a的半径小的圆。
椭圆10b在点p与径向连结部6b相切，椭圆10b中的椭圆圆弧pq构成周向连结部6a的旋转轴侧的缘部10的一部分。圆10c在点s与外周侧铁芯部3相切，圆10c中的圆弧rs构成缘部10的一部分。圆弧10a在点q的位置具有第一端部，在点r的位置具有第二端部，圆弧qr构成缘部10的一部分。而且，椭圆圆弧pq与圆弧qr的第一端部连接，圆弧rs与圆弧qr的第二端部连接。缘部10是在点p、点q、点r、点s各点处将椭圆圆弧pq、圆弧qr、圆弧rs、周向连结部6a及外周侧铁芯部3中的每一个平滑地连接而形成的，并形成为曲率没有急剧地变化。即，周向连结部6a的内周侧的缘部10呈由椭圆圆弧pq、圆弧qr及圆弧rs构成的形状。
周向连结部6a的薄板部12中的径向连结部6b一侧的变厚部12c形成在包括椭圆圆弧pq在内的位置。另外，最小宽度部11设置在沿着圆弧qr的区域。即，本实施方式5的铁芯板1与在实施方式1～4中示出的铁芯板不同，设置于周向连结部6a的最小宽度部11并不是点，而是在周向连结部6a的长度方向上具有长度的区域。即使在该情况下，周向连结部6a中的面方向的应力集中部位也不会遍及最小宽度部11的整体，而是成为最小宽度部11内的一个点，但由于最小宽度部11设置于沿着圆弧qr的区域，所以能够进一步增大周向连结部6a的磁阻并降低漏磁通。此外，在图16所示的形状的情况下，面方向的应力集中部位基本在沿着圆弧qr的最小宽度部11内，且为靠近与椭圆圆弧pq连接的连接部的部位。
将按以上方式构成的铁芯板1的磁体插入孔5的位置对齐并层叠多块该铁芯板1，从而构成转子铁芯20，将板状的永磁体插入到转子铁芯20的磁体插入孔中，从而构成转子60。在转子60旋转时，离心力会作用于永磁体和外周侧铁芯部3，但如在实施方式1～4中叙述的那样，由于铁芯板1为相对于极轴r-s线对称的结构，所以周向的分量相互抵消，仅径向的分量起作用。
对于铁芯板1而言，由于通过压印等在周向连结部6a形成有薄板部12、在外周侧铁芯部3内设置有薄板部12的变厚部12b、在包括椭圆圆弧pq在内的位置设置有薄板部12的变厚部12c、且在沿着圆弧qr的区域设置有最小宽度部11，因此，作为面方向的应力集中部位的最小宽度部11与作为板厚方向的应力集中部位的变厚部12b、12c的位置不同，所以能够与实施方式1～4的铁芯板同样地提高铁芯板1的对塑性变形的抗性。
而且，由于本实施方式5的铁芯板1的最小宽度部11设置在沿着与铁芯板1的外形的圆同心的圆弧qr的整个区域的整体，所以与实施方式1～4所示的铁芯板相比，能够在较长距离的范围减小周向连结部6a的截面积，因此能够增大周向连结部6a的磁阻并降低漏磁通。并且，由于薄板部12设置为从周向连结部6a至外周侧铁芯部3，所以薄板部12的范围比实施方式1大。由此，与实施方式1的铁芯板相比，能够进一步增大连结部6的磁阻并进一步降低由磁短路导致的漏磁通，且能够提高旋转电机的效率并提高铁芯板1的对塑性变形的抗性。
此外，在本实施方式5中，将周向连结部6a的旋转轴侧的缘部10的形状设为了由与铁芯板1的外形同心的圆弧qr和与圆弧qr的两端平滑地连接的椭圆圆弧pq及圆弧rs构成的形状，但也可以是将圆弧与圆弧qr的两端平滑地连接而构成的形状、将椭圆圆弧与圆弧qr的两端平滑地连接而构成的形状。另外，如图16所示，将椭圆圆弧与圆弧qr的径向连结部6b一侧平滑地连接、并将圆弧与圆弧qr的外周侧铁芯部3一侧平滑地连接而构成的形状在使板厚方向的应力集中部位与面方向的应力集中部位的位置分离方面是最为优选的，但也可以是将圆弧与圆弧qr的径向连结部6b一侧平滑地连接、并将椭圆圆弧与圆弧qr的外周侧铁芯部3一侧平滑地连接而构成的形状。另外，也可以是如下形状：在包括与圆弧qr的两端连接的圆弧或椭圆圆弧在内的形状的进一步的两端，平滑地连接其它圆弧或椭圆圆弧或者其它曲线、直线。
并且，在本实施方式5中，从周向连结部6a至外周侧铁芯部3设置有薄板部12，在实施方式1～4中示出的铁芯板中，也可以从周向连结部6a至外周侧铁芯部3设置薄板部12。即，薄板部12的外周侧铁芯部3一侧的变厚部12b不限于如本实施方式5那样周向连结部6a的旋转轴侧的缘部10由与铁芯板1的外形同心的圆弧qr和与圆弧qr的两端平滑地连接的圆弧或椭圆圆弧构成的形状，即使是如实施方式1～4那样由椭圆圆弧形成的铁芯板，也可以将设置于周向连结部6a的薄板部12设置至外周侧铁芯部3，并将薄板部12的变厚部12b设置在外周侧铁芯部3内。由此，能够增大连结部6的磁阻并进一步降低由磁短路导致的漏磁通，且能够提高旋转电机的效率并提高铁芯板1的对塑性变形的抗性。
另外，也可以是，将薄板部12的一方的变厚部12b设置在外周侧铁芯部3内，将薄板部12的另一方的变厚部12c设置在径向连结部6b内。即，至少将薄板部12中的定厚部12a设置在周向连结部6a即可。
实施方式6.
接着，对使用具有在上述实施方式1至5中说明的转子的旋转电机的电动压缩机进行说明。图17是示出本发明的实施方式6的电动压缩机的纵剖视结构的剖视图。该电动压缩机100例如用于制冷装置、冷藏装置、供热水装置或空气调节装置等利用制冷循环的制冷空调装置。另外，在该电动压缩机100搭载有具备在实施方式1至5中说明的任意的转子的旋转电机。
电动压缩机100吸入作为流体的制冷剂，对制冷剂进行压缩而使之成为高温高压的状态并排出。一般而言，电动压缩机100在密封型的箱体内收纳有压缩机构35和驱动压缩机构35的驱动机构36。该箱体由上壳体31、中央壳体30及下壳体32构成，并成为压力容器。如图17所示，压缩机构35配置在上侧，驱动机构36配置在下侧。该箱体的底部成为积存冷冻机油40的油槽。
压缩机构35具有如下功能：对从吸入管33吸入的制冷剂进行压缩并向形成于箱体内的上方的高压室26排出。排出到该高压室26的制冷剂从排出管34排出到电动压缩机100的外部。为了利用压缩机构35压缩制冷剂，驱动机构36发挥对构成压缩机构35的摆动涡旋件52进行驱动的功能。也就是说，驱动机构36经由轴56驱动摆动涡旋件52，从而利用压缩机构35对制冷剂进行压缩。
压缩机构35大致由固定涡旋件51、摆动涡旋件52及框架54构成。如图17所示，摆动涡旋件52配置在下侧，固定涡旋件51配置在上侧。固定涡旋件51由台板51a和旋涡部51b构成，所述旋涡部51b是竖立设置在台板51a的一个面上的旋涡状突起。摆动涡旋件52由台板52a和竖立设置在台板52a的一个面上的旋涡状突起构成，使旋涡部51b与旋涡部52b彼此啮合并安装在箱体内。而且，在旋涡部52b与旋涡部51b之间形成有容积相对变化的压缩室27。
利用螺栓等(未图示)将固定涡旋件51固定于框架54。在固定涡旋件51的中央部形成有排出口53，所述排出口53排出被压缩并成为高压的制冷剂。而且，被压缩并成为高压的制冷剂被排出到设置于固定涡旋件51的上部的高压室26。摆动涡旋件52相对于固定涡旋件51进行公转运动而不进行自转。另外，在摆动涡旋件52的与旋涡部52b形成面相反一侧的面(以下，称为推力面)的中心部形成有中空圆筒状的偏心孔52c。在该偏心孔52c中嵌入有偏心销部56a，所述偏心销部56a设置在后述的轴56的上端。
框架54固定在箱体的内周侧，在中心部形成有用于使轴56贯通的贯通孔。另外，在框架54形成有从摆动涡旋件52的推力面侧向轴向下侧贯通的返油槽61a，从而使润滑推力面后的冷冻机油40返回到箱体底部。在图17中，以仅形成有一个返油槽61a的情况为例进行了表示，但并不限定于此。例如，也可以形成两个以上的返油槽61a。此外，框架54通过热装或焊接等将其外周面固定于箱体的内周面为佳。
驱动机构36大致由转子60(实施方式1至5中的任意的转子)、定子61及作为旋转轴的轴56构成，所述转子60能够旋转地配设在定子61的内周面侧并固定于轴56，所述定子61在垂直方向上收容在箱体内并被固定保持。转子60固定于轴56，通过开始向定子61通电而进行旋转驱动，并使轴56旋转。另外，定子61的外周面通过热装等固定支承于箱体(中央壳体30)。即，由转子60及定子61构成本发明的实施方式的旋转电机。
轴56伴随着转子60的旋转而旋转，并使摆动涡旋件52旋转。该轴56的上端由位于框架54的中心部的主轴承55支承为能够旋转，该轴56的下端由位于副框架57的中心部的副轴承58支承为能够旋转，所述副框架57固定配置在中央壳体30的下方。在该轴56的上端部形成有偏心销部56a，所述偏心销部56a旋转自如地与摆动涡旋件52的偏心孔52c嵌合。另外，在轴56的内部形成有连通到上端部的供油通路56b。该供油通路56b成为积存在箱体底部的冷冻机油40的流路。
在轴56的下端侧设置有伴随着轴56的旋转而汲取冷冻机油40的油泵59。利用该油泵59的离心泵作用对冷冻机油40进行汲取，使冷冻机油40在供油通路56b中流动并向压缩机构35供给。另外，在构成箱体的中央壳体30连接有用于吸入制冷剂的吸入管33。该吸入管33向壳体内空间(低压室25)开口。并且，在构成箱体的上壳体31连接有用于排出制冷剂的排出管34。该排出管34向壳体内空间(高压室26)开口。
此外，在摆动涡旋件52与固定涡旋件51之间配设有用于阻止摆动涡旋件52的偏心旋转运动中的自转运动的欧丹环(未图示)。该欧丹环配设在摆动涡旋件52与固定涡旋件51之间，发挥阻止摆动涡旋件52的自转运动并使摆动涡旋件52能够进行公转运动的功能。也就是说，欧丹环作为摆动涡旋件52的自转防止机构发挥功能。另外，在电动压缩机100设置有用于向定子61供给电源的密封端子63及引线62。
在这里，简单地说明电动压缩机100的工作。
在向密封端子63通电时，经由引线62向定子61供给电源。转子60受到来自旋转磁场的旋转力(转矩)而进行旋转，所述旋转磁场由被供给了电源的定子61产生。伴随于此，支承于主轴承55和副轴承58的轴56进行旋转驱动。摆动涡旋件52与轴56的偏心销部56a卡合，利用欧丹环的自转防止机构，将摆动涡旋件52的自转运动转换为公转运动。
在转子60旋转时，利用安装在转子60的下表面的平衡配重23保持相对于摆动涡旋件52的偏心公转运动的平衡。也就是说，平衡配重23与转子60一起旋转，具有实现相对于该旋转的质量平衡的功能。其结果是，偏心支承于轴56的上部的摆动涡旋件52进行摆动并开始公转旋转，通过公知的压缩原理对制冷剂进行压缩。
首先，通过轴56的旋转驱动，箱体内的制冷剂向由固定涡旋件51的旋涡部51b和摆动涡旋件52的旋涡部52b形成的压缩室27内流动，吸入过程开始。通过经由吸入管33从外部吸入低压制冷剂气体，并经由低压室25内将低压制冷剂气体吸入到压缩室27内，从而开始该吸入过程。
在向压缩室27内吸入制冷剂气体时，向通过由偏心的摆动涡旋件52的公转旋转运动产生的固定涡旋件51和摆动涡旋件52的压缩作用，而使压缩室27的容积减小的压缩过程转移。也就是说，在压缩机构35中，在摆动涡旋件52进行公转旋转运动时，一边从成为吸入口的摆动涡旋件52的旋涡部52b及固定涡旋件51的旋涡部51b的最外周开口部取入制冷剂气体，并使制冷剂气体伴随着摆动涡旋件52的旋转而逐渐压缩，一边使制冷剂气体流向中心部。
然后，在压缩室27中被压缩的制冷剂气体向排出过程转移。也就是说，压缩得到的高压制冷剂气体通过固定涡旋件51的排出口53，在经由高压室26后，经由排出管34向电动压缩机100的外部排出。
此外，低压室25内的低压制冷剂气体和高压室26内的高压制冷剂气体被固定涡旋件51及框架54以保持气密的方式分隔，所以不会在箱体内混合。另外，在轴56旋转时，通过油泵59的离心泵作用对冷冻机油40进行吸引，在冷冻机油40通过设置在轴56内的供油通路56b并供给到主轴承55及副轴承58等后，通过重力而经由返油槽61a再次返回到下壳体32内。然后，在停止向定子61的通电时，电动压缩机100停止运转。
因此，由于电动压缩机100具备在实施方式1至5中说明的任意的转子，所以能够降低漏磁通且高效率地得到足够的转矩。同样地，搭载于电动压缩机100的旋转电机也能够得到同样的效果。
实施方式7.
接着，对使用在实施方式6中说明的电动压缩机的制冷空调装置进行说明。在本实施方式7中，以利用制冷剂配管将室内机和室外机连接而成的所谓分体式空气调节装置为例进行了说明，但使用具备本发明的旋转电机的电动压缩机的制冷空调装置不限于此，也可以是制冷装置、其它形态的空气调节装置等利用制冷循环的其它形态的制冷空调装置。在分体式空气调节装置中，电动压缩机设置于室外机。
图18是示出实施方式7的空气调节装置的制冷循环的制冷剂回路图。另外，图19是示出实施方式7的分体式空气调节装置的室外机的分解立体图。
如图18所示，空气调节装置的制冷剂回路是依次连接在实施方式6中叙述的用于压缩制冷剂的电动压缩机100、在制冷运转和制热运转中切换制冷剂的流动方向的四通阀101、在制冷运转时作为冷凝器工作且在制热运转时作为蒸发器工作的室外侧热交换器102、使高压液相制冷剂减压并使之成为低压的气液两相制冷剂的减压器103(电子控制式膨胀阀)、及在制冷运转时作为蒸发器工作且在制热运转时作为冷凝器工作的室内侧热交换器104而构成制冷循环的。
图18的实线箭头表示制冷运转时制冷剂的流动方向。另外，图18的虚线箭头表示制热运转时制冷剂的流动方向。
在室外侧热交换器102设置有室外侧送风机105，而且，在室内侧热交换器104设置有室内侧送风机106(横流风扇)。
在制冷运转时，从电动压缩机100排出压缩得到的高温高压的制冷剂，该制冷剂经由四通阀101流入室外侧热交换器102。在该室外侧热交换器102中，利用设置在其风路中的室外侧送风机105，使室外的空气一边通过室外侧热交换器102的散热片与管(传热管)之间，一边与制冷剂进行热交换，制冷剂被冷却而成为高压的液体状态，室外侧热交换器102作为冷凝器起作用。之后，制冷剂通过减压器103而被减压，成为低压的气液两相制冷剂，流入到室内侧热交换器104中。在室内侧热交换器104中，利用安装在其风路中的室内侧送风机106(横流风扇)的驱动，室内空气通过室内侧热交换器104的散热片与管(传热管)之间并与制冷剂进行热交换，由此，将向室内空间吹出的空气冷却，另一方面，制冷剂从空气接受热量而蒸发成为气体状态(室内侧热交换器104作为蒸发器起作用)，之后，制冷剂返回到电动压缩机100中。利用由室内侧热交换器104冷却的空气对室内空间进行空气调节(制冷)。
另外，在制热运转时，通过使四通阀101反转，从而在制冷循环中使制冷剂与上述制冷运转时的制冷剂的流动反向地流动，室内侧热交换器104作为冷凝器起作用，室外侧热交换器102作为蒸发器起作用。利用由室内侧热交换器104加热的空气对室内空间进行空气调节(制热)。
利用图19对空气调节装置的室外机110的结构进行说明。空气调节装置的室外机110由俯视呈大致l字形的室外侧热交换器102、构成室外机110的框体的底部的底板111(基座)、构成框体的顶面的平板状的顶部面板112、构成框体的前表面和一侧部的俯视呈大致l字形的前部面板113、构成框体的另一侧部的侧部面板114、将风路(送风机室)和机械室分开的分隔件115、收纳有电气部件的电气部件箱116、压缩制冷剂的电动压缩机100、形成制冷剂回路的制冷剂配管和制冷剂回路部件类117、向室外侧热交换器102进行送风的室外侧送风机105等构成。
由于搭载于按上述方式构成的空气调节装置的室外机110的电动压缩机100如在本实施方式6中叙述的那样，具备设置有在本实施方式1至5中叙述的能够降低漏磁通且高效率地得到足够的转矩的转子的旋转电机，所以可以得到能够高效率地进行制冷循环的空气调节装置。
以上，基于实施方式对本发明进行了具体说明，但本发明并不限定于上述各实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围进行各种变更。
附图标记的说明
1铁芯板
2内周侧铁芯部
3外周侧铁芯部
5、5a、5b、5c磁体插入孔
6连结部，6a周向连结部，6b径向连结部
7空隙部
9永磁体
10缘部
11最小宽度部
12薄板部，12a定厚部，12b、12c、12d变厚部
20转子铁芯
60转子
100电动压缩机
110空气调节装置的室外机