永磁同步电机和使用它的压缩机的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及永磁同步电机和使用它的压缩机。
【背景技术】
[0002] 例如空调压缩机中，当前广泛采用集中卷绕钕磁体电动机。如图7所示，集中卷绕 的绕组轴向端部（以下称为线圈端部）的旋转距离La、Lb与分布卷绕的旋转距离La、Lb 相比大幅缩小。因此，通过与钕磁体组合能够使绕组电阻和电流同时减小，能够大幅减少铜 损。此外，能够实现铜线使用量减少和电动机小型化，因此可以说从成本方面考虑也是很好 的组合。
[0003] 专利文献1中公开了强化将集中卷绕钕磁体电动机固定于压缩机容器内时的固 定力的技术。这样，在上述的性能、成本以外的方面，从生产性提高、可靠性提高的观点出发 的技术开发也不断发展，这表示集中卷绕钕磁体电动机被广泛应用。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2011-152041号公报
【发明内容】
[0007] 发明要解决的课题
[0008] 但是，以钕磁体为代表的稀土类磁体的材料成本高，而且为了提高保持力而必须 添加镝（Dy)、铽（Tb)这样的稀少价值高的重稀土类材料，从供应保存的观点看成为问题。 由此，优选使用以铁氧体磁体为代表的价廉且能够稳定供给的永磁体。
[0009] 但是，在近年的高功率密度电动机中应用铁氧体磁体时，并不能够说它与集中卷 绕的组合是有效的。在应用铁氧体磁体时，为了补充其低磁力必须增加芯轴长，线圈端部占 绕组周长整体的比例相对较低。因此，分布卷绕和集中卷绕的电阻差缩小。即，前面叙述的 集中卷绕的优点即"大幅减少铜损"、"减少铜线使用量"的效果变得不显著。此外，作为集 中卷绕的原理上的课题，能够举出磁体磁通的利用率（实施例中详细叙述）低、不易输出转 矩的问题。如上所述，轴长变大的铁氧体磁体电动机中存在分布卷绕和集中卷绕的优劣分 歧点。
[0010] 本发明的目的在于，在分布卷绕永磁同步电机中能够提高效率。
[0011] 用于解决课题的技术方案
[0012] 为了达到上述目的，在本发明中，分布卷绕永磁同步电机的定子外径Dso (mm)、设 置于转子的永磁体的磁极的极数P和定子芯轴长LFe (mm)满足数学式（1)的关系，由此能 够使该同步电机的铜损比相同芯轴长的集中卷绕永磁同步电机的铜损小。
[0013] (数学式 l)LFe>l. 635 · Dso/P+50. 705〇
[0014] 发明效果
[0015] 根据本发明能够提高分布卷绕永磁同步电机的效率。
[0016] 上述以外的课题、结构和效果通过以下的实施方式的说明能够明确。
【附图说明】
[0017] 图1是对于本发明的第一实施例的永磁同步电机，在与旋转轴垂直的横截面表示 定子和转子的图。
[0018] 图2是表示本发明的数学式（1)的关系的图。
[0019] 图3(A)是对于本发明的第一实施例的永磁同步电机，表示分布卷绕的磁通利用 率的图。
[0020] 图3(B)是对于本发明的第一实施例的永磁同步电机，表示集中卷绕的磁通利用 率的比较的图。
[0021] 图4是对于本发明的第一实施例的永磁同步电机，表示集中卷绕定子线圈的轴向 端部的图。
[0022] 图5是永磁体电动机的矢量图。
[0023] 图6是本发明的第三实施例的压缩机的截面构造图。
[0024] 图7表示4极电动机的分布卷绕和集中卷绕的构造比较。
【具体实施方式】
[0025] 以下，参照【附图说明】本发明的实施例。以下的说明中，对相同的结构要素标注相同 的附图标记。它们的名称和功能相同，避免重复说明。此外，以下的说明中以内转型转子为 对象，但本发明的效果并不限于内转型转子，也能够应用于具有同样的结构的外转型转子。 此外，转子的极数也不限定于实施例的结构。此外，在以下的说明中以气隙磁通在径向透过 的径向间隙型结构为对象，但本发明的效果并不限定于径向间隙型结构，也能够应用于气 隙磁通在轴向透过的轴向间隙型结构。
[0026] 实施例1
[0027] 以下，使用图1至图4说明本发明的第一实施例。此外，在本实施例的说明中参照 图7。图1是对于本发明的第一实施例的永磁同步电机，在与旋转轴垂直的横截面表示定子 和转子的图。图2是表示本实施方式的数学式（1)的关系的图。
[0028] (数学式 I) LFe>l. 635 · Dso/P+50. 705
[0029] 图3A是对于本发明的第一实施例的永磁同步电机，表示分布卷绕的磁通利用率 的图。图3B是对于本发明的第一实施例的永磁同步电机，表示集中卷绕的磁通利用率的比 较的图。图4是对于本发明的第一实施例的永磁同步电机，表示集中卷绕定子线圈的轴向 端部的图。图7表示4极电动机的分布卷绕和集中卷绕的构造比较。
[0030] 使用图1说明本实施例的永磁同步电机。
[0031] 在本实施例的永磁同步电机中，在定子9的内周侧设置有转子1。转子1与定子9 隔着间隙G，经由未图示的轴承被保持为能够自由旋转。定子9由定子铁芯10和卷绕于齿 11的未图示的定子线圈12构成。定子线圈12将三相的绕组U、V、W在周向上依次配置。
[0032] 各绕组以跨多个齿地卷绕的分布卷绕方式构成。利用插入器（自动绕组机）制 造的分布卷绕中，一般来说每极每相的槽数（以下称为NSPP，NSPP :Number of slots per pole and phase) q为整数，q能够使用相数m、定子槽数Qs、极对数p以下式表示。
[0033] [数学式2]
[0034]
[0035] 在图1所示的永磁同步电机中，m = 3, Qs = 36, p = 3,因此q = 2。
[0036] 此外，本实施例的永磁同步电机如图1所示，转子1具有以向径向内侧凸的形状构 成的磁体收纳孔4,在磁体收纳孔4中埋设有永磁体3。永磁体3插入磁体收纳孔4,永磁体 3和磁体收纳孔4沿周向设置有多个，由此在转子1的内部沿周向构成多个极。
[0037] 在本实施例中，定子外径Dso (mm)、极数P、定子芯轴长LFe (mm)满足数学式（1)的 关系，由此使得该同步电机的铜损比相同芯轴长的集中卷绕永磁同步电机的铜损小。
[0038] (数学式1)
[0039] LFe>l. 635 · Dso/P+50. 705
[0040] 以下说明本实施方式的基本原理，即分布卷绕的铜损比集中卷绕的铜损小的理 由。
[0041] 首先，使用图3A说明分布卷绕的磁体磁通利用率。图3A的上图表示NSPP = 1的 分布卷绕定子和转子磁极2极的结构，U+和U-、V+和V-、W+和W-分别构成1组线圈。
[0042] 图3A的下图表不在U、V、W各相的线圈中不通过电流，仅永磁体3产生磁通时的气 隙磁通密度分布。图3A中将磁通密度的最大值定义为Bp，max。另外，需要注意的是，在以 下的说明中，主要着眼于从大局上掌握分布卷绕和集中卷绕的效率差，仅将气隙磁通密度 分布的空间基波成分作为对象。
[0043] 作为磁通利用率的一般指标使用绕组系数，现有的设计理论中，