专利名称：永久磁铁式旋转电机及使用该电机的压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在转子设置有励磁用永久磁铁的永久磁铁式旋转电机，特别是涉及搭载于压缩机等的永久磁铁式旋转电机。
背景技术：
过去，在这种永久磁铁式旋转电机中，为了降低噪声即降低转矩脉动，采取了各种各样的对策。例如在日本实开平3-106869号公报所记载的那样，齿前端部的中央与转子铁心为同心圆，使齿前端部的两端为直线状，即从转子远离，从而降低转矩脉冲。
在上述已有技术中，通过使齿前端部的两端从转子远离从而降低转矩脉冲，但为了降低噪声，必须明显降低转矩脉冲，单通过使齿前端部的两端从转子远离并不充分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回转时的噪声小的永久磁铁式旋转电机。
为了达到上述目的，在本发明中，永久磁铁式旋转电机具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于定子铁心的齿前端的形状为组合与转子铁心同心的部分和至少1个直线状部分的形状；如齿前端的各直线状部分的延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，齿前端的与转子铁心同心的部分距转子中心的距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
在本发明中，永久磁铁式旋转电机具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于定子铁心的齿前端的形状为组合与转子铁心同心的部分和至少1个非同心圆弧状部分的形状；如齿前端的各非同心圆弧状部分的内径侧形状的延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，齿前端的与转子铁心同心的部分距转子中心的距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
为了达到上述目的，在本发明中，永久磁铁式旋转电机具有定子和转子，为4极；该定子在定子具有6个齿，在定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于定子铁心的齿前端的形状为组合至少1个与转子铁心不同心的圆弧部分和至少1个直线状部分的形状；如齿前端部形状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
为了达到上述目的，在本发明中，永久磁铁式旋转电机具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于定子铁心的齿前端的形状为组合多个直线状部分的形状；如齿前端部形状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
为了达到上述目的，在本发明中，永久磁铁式旋转电机具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于定子铁心的齿前端的形状为组合多个与转子铁心不同心的圆弧部分的形状；如齿前端部圆弧状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
为了达到上述目的，在本发明中，永久磁铁式旋转电机具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于定子铁心的齿前端的形状为组合与转子铁心同心的部分、至少1个不同心的圆弧部分、及至少1个直线状部分的形状；如齿前端的除同心圆弧状部分外的形状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
如上述那样构成，则定子铁心的齿前端形状最佳化，所以，可提供低噪声的永久磁铁式旋转电机。
附图的简单说明
图1为示出本发明一实施例的永久磁铁式旋转电机的断面构造图，图2为示出本发明的永久磁铁式旋转电机的速度变化的图，图3为示出本发明的齿前端形状与噪声的关系的图，图4为示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状的图，图5为示出本发明的齿前端形状与噪声的关系的图，图6为示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状的图，图7为示出本发明的齿前端形状与噪声的关系的图，图8为示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状的图，图9为示出本发明的齿前端形状与噪声的关系的图，图10为示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状的图，图11为示出本发明的齿前端形状与噪声的关系的图，图12为示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状的图，图13为示出本发明的齿前端形状与噪声的关系的图，图14为示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状的图，图15为示出本发明的齿前端形状与噪声的关系的图，图16为示出本发明压缩机的断面构造的图。
实施发明的最佳形式下面参照图1～图16详细说明本发明的实施例。符号1为转子，符号2为永久磁铁，符号3为转子铁心，符号4为轴，符号5为定子，符号6为铁心背部，符号7为槽，符号8为齿，符号8a为齿前端部的侧端，符号9为与转子铁心同心的圆，符号10为固定涡旋构件，符号11为端板，符号12、15为涡卷部，符号13为涡旋构件，符号14为端板，符号16为压缩室，符号17为排出口，符号18为机架，符号19为压缩容器，符号20为排出阀，符号21为驱动用电动机，符号22为电枢绕组，符号23为集油部，符号24为油孔，符号25为滑动轴承。在各图中，通用的符号示出同一物品。另外，在这里，示出4极6槽的永久磁铁式旋转电机。
图1示出本发明一实施例的永久磁铁式旋转电机，图2示出永久磁铁式旋转电机的速度变化的实测值，图3示出旋转电机的噪声实测结果。在图1中，永久磁铁式旋转电机由定子5和转子1构成，定子5的铁心由6个齿8和铁心背部6形成。另外，在定子5的槽7内围住齿8地卷装集中绕组(图中未示出)。另一方面，在转子1设置用于在转子铁心3埋设永久磁铁的孔，在该处埋设永久磁铁2。
作为永久磁铁式旋转电机中的一个问题可列举出回转时的噪声，但该噪声由转矩脉冲引起。
图2为实测回转速度的变化的结果，将平均速度作为基准以相对值进行表示。如图所示那样，回转速度不一定，稍发生变化。该速度变化由转矩脉冲产生，所以，如减小转矩脉冲，则回转速度大体一定，可降低噪声。
如上述那样，为了降低转矩脉冲，一般知道使齿前端部的两端8a远离转子1即可。然而，为了减小回转时的声音，并不是说单纯地使齿前端部的两端8a远离转子铁心3就能解决问题。
因此，如图1所示那样，使齿8的前端在齿中心成为与转子铁心3同心的圆弧状(圆弧部的中心与转子铁心3的中心O一致)，在齿前端的两端8a侧为直线状，设齿前端的直线状部分的延长线与槽的中心线OA的交点为B，交点B距转子中心的距离为b，齿前端的圆弧状部分距转子中心的距离为c，制作改变b/c的旋转电机，实测回转时的噪声。
图3示出b/c与噪声的关系。永久磁铁式旋转电机回转时的声音小由○标记表示，声音大由×标记表示。200W机的场合，如设(b/c)为1.11≤(b/c)≤1.18，则回转时的声音减小。这可以认为是由于当(b/c)在1.10以下时转矩脉冲仅降低很少，声音也不变小，相反(b/c)在1.20以上时，可以认为(b/c)越大则槽开口部的宽度磁性地扩展，声音不减小。因此，如齿前端的两端8a附近远离转子1，则虽然转矩脉冲减少，但为了减小回转时的声音，仅是远离并不充分，需要成为1.11≤(b/c)≤1.18地使齿前端的两端8a远离转子1。
同样，测定2kW机时，在1.10≤(b/c)≤1.17的范围回转时的声音减小，对于5kW机，在1.08≤(b/c)≤1.16的范围声音减小。
这样，虽然(b/c)的最佳值的范围随永久磁铁式旋转电机的输出(体格)的不同产生一些变化，但对于5kW级以下的永久磁铁式旋转电机，如为1.11≤(b/c)≤1.16，则可减小回转时的声音。
图4示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状。在图4中，齿8的前端形状在齿中心为与转子1同心的圆弧状，在齿前端的两端8a为由斜度不同的2根直线构成的形状。在这里，求出靠齿中心的直线状部分的延长线与槽中心线OA1的交点B1，将交点B1与转子中心O的距离设为b1。另外，求出靠齿前端的端部的直线状部分的延长线与槽中心线OA2的交点B2，将交点B2与转子中心O的距离设为b2。此时，设b1和b2的平均值为b，设转子中心O到齿前端的最小距离为c，实测b/c不同的形状的旋转电机的噪声。
图5示出形成为图4所示那样的齿前端形状时的噪声实测结果。从该结果可知，在1.11≤(b/c)≤1.16回转时的声音减小。因此，当齿8的前端形状为组合与转子1同心的圆弧状部分和多个直线状部分的形状时，如设各直线状部分的延长线与槽中心线的各交点与转子中心的距离的平均值为b，则与图1的场合相同，在1.11≤(b/c)≤1.16可降低回转时的噪声。
图6示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状。在图6中，齿8的前端在齿中心为与转子铁心3同心的圆弧状，在齿前端的两端8a侧为非同心的圆弧状。即，齿前端在齿中心处于与转子1的中心O同心的圆9上，在齿两端8a例如处于以点P为中心的圆上。此时，求出齿前端的非同心圆弧状部分的延长线与槽中心线OA的交点B，设交点B与转子中心的距离为b，齿前端的同心圆弧状部分与转子中心的距离为c，实测改变b/c时的永久磁铁式旋转电机的噪声。
图7示出形成为图6所示那样的齿前端形状时的噪声实测结果。与图1的场合相同，如为1.11≤(b/c)≤1.16，则回转时的声音与旋转电机的输出无关地减小。因此，当齿8的前端形状即使为组合与转子1同心的圆弧状部分和非同心的圆弧状部的形状，只要为1.11≤(b/c)≤1.16，则可降低回转时的噪声。
图8示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状。在图8中，齿8的前端在齿中心为与转子铁心3同心的圆弧状，在齿前端的两端8a侧为直线状。即，齿前端在齿中心侧为以与转子1的中心O不同的点P为中心的圆弧状，在两端为直线状。在这里，求出非同心圆弧状部分的延长线与槽中心线OA1的交点B1，将交点B1与转子中心O的距离设为b1。另外，求出齿前端的直线部分的延长线与槽中心线OA2的交点B2，将交点B2与转子中心O的距离设为b2。此时，设b1和b2的平均值为b，设转子中心O到齿前端的最小距离为c，实测b/c不同的旋转电机的噪声。
图8示出形成为图8所示那样的齿前端形状时的噪声实测结果。从该图可知，在这样的齿形状下，如为1.11≤(b/c)≤1.16，则也可降低噪声。
图10示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状。在图10中，齿8的前端形状在齿中心和两端形成为直线状，但在齿中心和两端斜度不同。在这里，求出靠齿中心的直线状部分的延长线与槽中心线OA1的交点B1，将交点B1与转子中心O的距离设为b1。另外，求出靠齿前端的端部侧的直线状部分的延长线与槽中心线OA2的交点B2，将交点B2与转子中心O的距离设为b2。此时，设b1和b2的平均值为b，设转子中心O到齿前端的最小距离为c，实测b/c不同的形状的旋转电机的噪声。
图11示出形成为图10所示那样的齿前端形状时的噪声实测结果。从该结果可知，在这样的齿形状下，如为1.11≤(b/c)≤1.16，则也可降低噪声。
图12示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状。在图12中，齿8的前端形状成为组合与转子1的中心O不同心的多个圆弧状部分的形状。即，齿前端形状在齿8的靠中心处为以点P1为中心的圆弧状，齿8的端部处为例如以点P2为中心的圆弧状。在这里，求出靠齿中心的非同心圆弧状部分的延长线与槽中心线OA1的交点B1，将交点B1与转子中心O的距离设为b1。另外，求出齿前端的靠端部侧非同心圆弧状部分的延长线与槽中心线OA2的交点B2，将交点B2与转子中心O的距离设为b2。此时，设b1和b2的平均值为b，设转子中心O到齿前端的最小距离为c，实测b/c不同的形状的旋转电机的噪声。
图1 3示出形成为图12所示那样的齿前端形状时的噪声实测结果。可以看出，在这样的齿形状下，如为1.11≤(b/c)≤1.16，则也可降低噪声。
图14示出本发明另一实施例的永久磁铁式旋转电机的定子铁心断面形状。在图14中，齿8的前端在齿中心为与转子1同心的圆弧状，在齿前端的两端8a为不同心的圆弧部分和直线状部分。即，在齿中心为以与转子1的中心O同心的圆弧状，在齿两端例如为组合以点P为中心的圆弧状部分与直线状部分的形状。在这里，求出不同心圆弧状部分的延长线与槽中心线OA1的交点B1，将交点B1与转子中O的距离设为b1。另外，求出齿前端的直线部分的延长线与槽中心线OA2的交点B2，将交点B2与转子中心O的距离设为b2。此时，设b1和b2的平均值为b，设转子中心O到齿前端的最小距离为c，实测b/c不同的形状的旋转电机的噪声。
图15示出形成为图14所示那样的齿前端形状时的噪声实测结果。可以看出，在这样的齿形状下，如为1.11≤(b/c)≤1.16，则也可降低噪声。
由以上说明可知，齿8的前端形状如组合与转子同心的圆弧状、不同心圆弧状、及直线状部分，则可考虑各种各样的形状，但除了与转子同心的圆弧状部分外，示出其它部分的延长线与槽中心线的距离的平均值b和转子中心到齿前端的最小距离c，如为1.11≤(b/c)≤1.16，则可降低噪声。
图16为本发明压缩机的断面构造图。压缩机通过啮合直立于固定涡旋构件10的端板11的涡卷状涡卷部12和直立于旋转涡旋构件13的端板14的涡卷状涡卷部15形成，通过由曲柄轴4使旋转涡旋构件13进行旋转运动，从而进行压缩动作。由固定涡旋构件10和旋转涡旋构件13形成的压缩室16(16a、16b…)中的位于最外径侧的压缩室随着旋转运动朝两涡旋构件10、13的中心移动，容积逐渐缩小。压缩室16a、16b到达两涡旋构件10、13的中心近旁时，两压缩室16内的压缩气体从与压缩室16连通的排出口17排出。排出的压缩气体通过设于固定涡旋构件10和机架18的气体通道(图中未示出)到达机架18下部的压缩容器19，从设于压缩容器19的侧壁的排出阀20排出到压缩机外。另外，在本压缩机中，将驱动用电动机21内封于压缩容器19内，按由另行设置的变频器(图中未示出)控制的回转速度回转，进行压缩动作。在这里，驱动用电动机21为由定子5和转子1构成的永久磁铁式磁场同步电动机。
压缩机为了降低驱动时的声音，在压缩机周围使用隔音材料，但这影响了再循环使用性。因此，如使用本发明所示的永久磁铁式旋转电机，则不需要隔音材料，可提高再循环使用性。
产业上利用的可能性如上述那样，本发明适合于提供在永久磁铁式旋转电机中为了降低回转时的声音而使用低噪声的永久磁铁式旋转电机和使用其的压缩机。
权利要求
1.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子；该定子在定子铁心具有多个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合与上述转子铁心同心的圆弧状部分和至少1个直线状部分的形状；如该齿前端的各直线状部分的延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端的与该转子铁心同心的部分距转子中心的距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
2.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合与上述转子铁心同心的部分和至少1个直线状部分的形状；如该齿前端的各直线状部分的延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端的与该转子铁心同心的部分距转子中心的距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
3.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子；该定子在定子铁心具有多个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合与上述转子铁心同心的部分和至少1个非同心圆弧状部分的形状；如该齿前端的各非同心圆弧状部分的内径侧形状的延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端的与该转子铁心同心的部分距转子中心的距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
4.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合与上述转子铁心同心的部分和至少1个非同心圆弧状部分的形状；如该齿前端的各非同心圆弧状部分的内径侧形状的延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端的与该转子铁心同心的部分距转子中心的距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
5.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子；该定子在定子铁心具有多个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合至少1个与上述转子铁心不同心的圆弧部分和至少1个直线状部分的形状；如该齿前端部形状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
6.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合至少1个与上述转子铁心不同心的圆弧部分和至少1个直线状部分的形状；如该齿前端部形状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
7.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子；该定子在定子铁心具有多个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合多个直线状部分的形状；如该齿前端部形状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
8.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合多个直线状部分的形状；如该齿前端部形状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
9.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子；该定子在定子铁心具有多个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合多个与转子铁心不同心的圆弧部分的形状；如该齿前端部圆弧状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
10.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合多个与转子铁心不同心的圆弧部分的形状；如该齿前端部圆弧状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
11.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子；该定子在定子铁心具有多个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合与上述转子铁心同心的部分、至少1个不同心的圆弧部分、及至少1个直线状部分的形状；如该齿前端的除同心圆弧状部分外的形状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
12.一种永久磁铁式旋转电机，具有定子和转子，为4极；该定子在定子铁心具有6个齿，在该定子铁心形成电枢绕组；该转子在形成于转子铁心的多个永久磁铁插入孔中收容永久磁铁；其特征在于上述定子铁心的齿前端的形状为组合与上述转子铁心同心的部分、至少1个不同心的圆弧部分、及至少1个直线状部分的形状；如该齿前端的除同心圆弧状部分外的形状的各延长线与槽中心线的各交点距转子中心的距离的平均值为b，该齿前端距转子中心的最短距离为c，则满足1.11≤(b/c)≤1.16的关系。
13.一种压缩机，由权利要求1～12中任何一项所述的永久磁铁式旋转电机驱动。
全文摘要
本发明的永久磁铁式旋转电机的定子铁心5的齿8的前端形状在齿中心侧为与转子铁心3同心的圆弧部分，在齿端部侧为直线状部分，同时，设齿前端的直线状部分的延长线与槽的中心线OA的交点为B，该交点B距转子中心的距离为b，齿前端的圆弧状部分距转子中心的距离为c，此时，使得1.11≤(b/c)≤1.16。通过这样设定齿前端形状，可降低永久磁铁式旋转电机的噪声，提供低噪声的永久磁铁式旋转电机和使用它的压缩机。
文档编号H02K21/16GK1491475SQ02804645
公开日2004年4月21日 申请日期2002年2月22日 优先权日2001年2月26日
发明者湧井真一, 小原木春雄, 高畑良一, 菊地聡, 高桥身佳, 平山宏, 瀬下孝司, 川南茂也, 妹尾正治, 野间啓二, 一, 也, 二, 井真一, 佳, 司, 春雄, 治 申请人:株式会社日立制作所