专利名称：：永磁式旋转电机以及采用它的压缩机的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种转子中具备励磁用的永久磁体的永磁式旋转电机，尤其涉及用于空调、冰箱、冷冻库或陈列柜等的压縮机中的永磁式旋转电机。
背景技术：
：以往，在这种永磁式旋转电机中，在定子绕组中采用集中缠绕(concentratedwinding)，励磁采用稀土类的钕永磁体，来实现高效化。此外，随着磁体材料的高磁场化，振动/噪声成分也明显化，还需要采取应对上述问题的各种对策。例如，在特开2004—48912号公报中所述的永磁式旋转电机中，提出了在转子的外周设置多个间隙(gap)面，并在轴方向上阶梯状地错开该间隙面来配置的方法。此外另一方面，在特开2005—27422号公报中所述的永磁式旋转电机中，提出了设置从转子中埋设的永磁体的外周侧向转子外周侧延伸的多个狭缝(slit)。专利文献l:特开2004—48912号公报；专利文献2:特开2005—27422号公报。通过采用集中缠绕定子、采用高残留磁通密度磁体，永磁同步电机的效率飞跃地提高。但另一方面，相对分布缠绕定子而言，集中缠绕定子中，原理上不但脉动磁通增加，而且其脉动磁通也成为高残留磁通密度的永磁体助长的结果。也即，电机自身的振动或噪声也会增加，尤其在装入压縮机的情况下，存在最刺耳的中频带变得显著这一问题。对此，在专利文献l中，通过采用在转子的外周设置多个间隙面，并在轴方向阶状错开该间隙面来配置的、所谓的倾斜(skew)结构，能够使间隙磁通密度的分布相对轴方向产生空间上的相位差。由此，在轴方向看到的磁通密度分布的脉动成分被抵消，能够降低起引起振动或噪声的成分。此外，在专利文献2中，为通过设置从埋设在转子中的永磁体的外周侧向转子外周侧延伸的多个狭缝，能使感应电动势波形正弦化的结构。由此能使电枢电流正弦波化，能够使通过感应电动势和电枢电流之间的相互作用产生的脉动转矩降低。但是在上述现有技术中，例如专利文献l的方式中，能够降低较高频带中所产生的噪声，此外专利文献2的方式中，能够降低较低频带中所产生的噪声，但不能说对成为问题的中频带的噪声有效。其理由在于，在专利文献l的情况下，为了消除波长较长的低次的高次谐波成分，而将倾斜间距(skewpitch)取得较大，其结果特性会发生劣化。因此，在想要维持特性的情况下，倾斜间距自然变小，起到的是只有波长短的较高次的高次谐波成分减小的效果。此外，在专利文献2中，通过设置狭缝而能够阶段地改善成为大致方形波的磁体的磁通势分布。但是，要想增加狭缝的数目而与高次成分对应，则转子的磁阻会增加而导致特性降低。因此，对能够配置在转子铁心的狭缝的数目有限制，结果只是对低次的高次谐波成分有效。
发明内容本发明的目的在于，提供一种在不使电机效率等的性能降低的前提下，实现低振动/低噪声的永磁式旋转电机以及采用它的压縮机。本发明的永磁式旋转电机，具有在定子铁心中形成的多个槽内包围住齿地安装集中缠绕的电枢绕组的定子，在转子铁心中的多个永磁体插入孔中配置有永磁体的转子，被在该定子的内周隔开间隙地由旋转轴支撑为自由旋转，其特征在于将上述永磁体的磁通轴作为d轴，将与该d轴相隔电角90度的轴作为q轴时，设置在上述转子铁心的上述永磁体插入孔位于轴方向同一位置，在该永磁体插入孔上部的磁极铁心部中形成多个磁极狭缝，并且为了使该永磁体的磁通集中，而形成令该q轴侧的该间隙长比该d轴侧的上述间隙长更长的磁极铁心，使该磁极铁心的圆弧状部分相对该d轴中心左右非对称地设置，来在该磁极铁心外周面设置多个间隙面，并将该磁极铁心的位置配置成相对轴方向V字状地错开。通过本发明，能提供一种降低位于中频带的高次谐波成分并且改善听感的永磁式旋转电机。图1为本发明的永磁式旋转电机的实施方式1的截面图。图2(a)为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式1的转子铁心形状的截面图。图2(b)为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式1的转子铁心形状的截面图。图3为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式1的转子铁心形状的截面图。图4为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式1的转子铁心形状的图。图5为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式2的转子铁心形状的截面图。图6为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式3的转子铁心形状的截面图。图7为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式4的转子铁心形状的图。图8(a)为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式5的转子铁心形状的截面图。图8(b)为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式5的转子铁心形状的截面图。图9为本发明的压縮机的截面结构。图中l一永磁式旋转电机(驱动用电动机)；2—定子；3—转子；4—齿(teeth);5—芯背(〕TV《:y夕、coreback);6—定子铁心；7—槽；8—电枢绕组；IO—狭缝；ll一凹部；12—转子铁心；13—永磁体插入孔；14一永磁体；15—旋转轴孔；60—固定蜗旋(scroll)部件；61、64—端板；62、65—涡巻状巻边(wrap);63—转动涡旋部件；66—压縮室；67—喷出口；68—框架；69—压縮容器；70—喷出导管；72—曲柄(crank)轴；73—油积存部；74—油孔；75—滑动轴承。具体实施例方式以下，用图19对本发明的实施例进行详细的说明。在各图中，相同的符号表示同一部件。此外，虽然在此表示四极的永磁式旋转电机，并设转子的极数和定子的槽数之比为2:3，但其他的极数、槽数之比也能得到基本相同的效果。图1表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式1的剖面图，图2、图3表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式1的转子铁心形式的剖面图。此外，图4为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式1的转子铁心形状的图，再有，图9表示本发明的压縮机的剖面结构，表l表示各种转子结构下的压縮机的听感试验结果。在图1中，永磁式旋转电机l由定子2和转子3构成。定子2由定子铁心6、和集中缠绕的电枢绕组8(由三相绕组的U相绕组8a、V相绕组8b、W相绕组8c构成)构成，其中定子铁心6由齿(teeth)4和芯背(coreback)5构成，电枢绕组8在齿4间的槽7内绕装为包围住齿。在此，永磁式旋转电机l为4极6槽，因此狭缝间距为电角120度。在图2中，转子3在形成旋转轴孔15的转子铁心12的外周表面附近，形成一字状的永磁体插入孔13，在永磁体插入孔13中固定稀土类的钕永磁体14。永磁体14的磁通轴为d轴，位于相隔电角90。的磁极间的轴为q轴。在此，在q轴上的磁极间设置有凹部11。在图2(a)、(b)、图4中，转子铁心12中，图2(a)所示的截面A和图2(b)所示的截面B，叠层为像图4那样相对圆周方向阶梯状地构成V字。这里，转子铁心12的外周形状，设为像gl、g2那样具有多个间隙面。在此，图2(a)所示的截面A构成为，在形成间隙面gl的部分上，61和02以d轴为基准有ei〉92，61与92之和为电角90°120°。此外，图2(b)所示的截面b构成为，ei和e2之间的关系以d轴为基准有ei<92的关系。在图2(a)、(b)、图3中，在永磁体14的外周侧，夹着d轴具备有狭缝IO(10a10d)，如图3所示，狭缝10的各个倾斜度，配置为在d轴上的一点P相交。在图9中，在圆筒状的压縮容器69内，将固定涡旋(scroll)部件60的端板61上直立的涡巻状巻边(wrap)62、与在转动涡旋部件63的端板64上直立的涡巻状巻边65咬合而形成，通过永磁式旋转电机1，转动涡旋部件63介由曲柄(crank)轴72而转动运动，从而进行压縮动作。通过固定涡旋部件60以及转动涡旋部件63形成的压縮室66(66a、66b、…)中、位于最靠外径侧的压縮室，随着转动运动而朝向两涡旋部件63、60的中心移动，容积逐渐缩小。压縮室66a、66b达到两涡旋部件60、63的中心附近后，两压縮室66内的压縮气体从与压缩室66连通的喷出口67喷出。被喷出的压缩气体，通过设置在固定涡旋部件60以及框架68中的气体通路(未图示)到达框架68下部的压縮容器69内，从设置在压缩容器69的侧壁的喷出导管70向电动压縮机外排出。此外，驱动电动压縮机的永磁式旋转电机1，通过另置的逆变器(未图示)控制，以适于压縮动作的转速旋转。在此，永磁式旋转电机l由定子2和转子3构成，设置在转子3的曲柄轴72，上侧为曲柄轴。曲柄轴72的内部形成油孔74，通过曲柄轴72的旋转，将位于压縮容器69的下部的油积存部73的润滑油通过油孔74供给到滑动轴承75。将具有各种转子形状的永磁式旋转电机装入上述结构的压縮机，并进行噪声的听感试验。其结果如表1所示。表l各种转子结构下的压縮机的听感试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在表l中，作为刺耳的噪声的频带，大致分为低频、中频、高频三类，可知尤其中频带的成分表现更显著。如果对这些噪声的频带和各种转子结构之间的关系进行分析，则与专利文献l类似的转子结构(所谓大致倾斜结构)下，对高频的噪声成分具有降低效果，但低/中频听感就几乎没有变化。此外，可知与专利文献2类似的转子结构(在转子外周有多个狭缝)下，可降低低频的噪声成分，但对中/高频没有较大差别。另一方面，可以确认在本发明的结构的情况下，除了低/高频的噪声成分与类似于专利文献1、2的结构相比没有大的区别，中频的噪声成分也被大幅降低。在此，对噪声的发生主要原因进行分析时，可知是由基波磁通和高次谐波磁通的乘法运算产生，即通过所谓的电磁激振力而产生。在此，观察到与专利文献1类似的转子结构下，作为高次谐波磁通成分，25次或27次成分之类的较高次的成分大幅减少，而与专利文献2类似的转子结构下，5次、7次之类的低次的高次谐波磁通答复减少。此外，本发明的结构下可知，被认为构成ll次成分、13、15、17次成分之类的较中频的电磁激振力的高次谐波磁通成分，得到大幅减少。由此，如果将上述的永磁式旋转电机适用于空调等的各种压縮机，则能够提供低振动、低噪声的压縮机。图5表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式2的转子铁心形状的截面图，对与图1图4相同的部件付与相同符号。在图中，与图1图4不同的部分在于，狭缝IO(10a10d)彼此的间隔A、B、C具有不相等的间距。通过这种结构，能够调整截面A、B上的磁性斜交角(skewangle)等，能够更细微地调整磁通分布。图6是表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式3的转子铁心形状的剖面图，与图5相同的部件付与相同的符号。在图中，与图5不同的部分在于，将夹着d轴形成的狭缝10，以一侧一个、另一侧两个的方式形成。通过这种结构，能够简便地得到与图6相近的效果。图7为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式4的转子铁心形状的图，对与图4相同的部件付与相同的符号。图中，与图4不同的部分在于，改变了截面A和B的轴方向上叠层的结构数，而构成W字状。通过上述结构，也能够抑制轴方向的推力。此外，由于截面A—B间的轴方向上的磁耦合增大，因此能够减小外观上的倾斜间距等，采用相同截面形状就能够任意地调整倾斜间距。图8为表示本发明的永磁式旋转电机的实施方式5的转子铁心形状的截面图，对与图2相同的部件付与相同符号。在图中，与图2不同的部分在于永磁体14每一极有两个，并且相对旋转轴孔15为凸的V字配置。这样配置，也能获得与图2同样的效果。权利要求1、一种永磁式旋转电机，具有在定子铁心中形成的多个槽内包围住齿地安装集中缠绕的电枢绕组的定子，在转子铁心中的多个永磁体插入孔中配置有永磁体的转子，被在该定子的内周隔开间隙地由旋转轴支撑为自由旋转，其特征在于将上述永磁体的磁通轴作为d轴，将与该d轴相隔电角90度的轴作为q轴时，设置在上述转子铁心的上述永磁体插入孔位于轴方向同一位置，在该永磁体插入孔上部的磁极铁心部中形成多个磁极狭缝，并且为了使该永磁体的磁通集中，而形成令该q轴侧的该间隙长比该d轴侧的上述间隙长更长的磁极铁心，使该磁极铁心的圆弧状部分相对该d轴中心左右非对称地设置，来在该磁极铁心外周面设置多个间隙面，并将该磁极铁心的位置配置成相对轴方向V字状地错开。2、一种永磁式旋转电机，具有在定子铁心中形成的多个槽内包围住齿地安装集中缠绕的电枢绕组的定子，在转子铁心中的多个永磁体插入孔中配置有永磁体的转子，被在该定子的内周隔开间隙地由旋转轴支撑为自由旋转，其特征在于-将上述永磁体的磁通轴作为d轴，将与该d轴相隔电角90度的轴作为q轴时，设置在上述转子铁心的上述永磁体插入孔位于轴方向同一位置，在该永磁体插入孔上部的磁极铁心部中形成多个磁极狭缝，并且为了使该永磁体的磁通集中，而形成令该q轴侧的该间隙长比该d轴侧的上述间隙长更长的磁极铁心，使该磁极铁心的圆弧状部分相对该d轴中心左右非对称地设置，来在该磁极铁心外周面设置多个间隙面，并将该磁极铁心的位置配置成相对轴方向W字状地错开。3、一种永磁式旋转电机，具有在定子铁心中形成的多个槽内包围住齿地安装集中缠绕的电枢绕组的定子，在转子铁心中的多个永磁体插入孔中配置有永磁体的转子，被在该定子的内周隔开间隙地由旋转轴支撑为自由旋转，其特征在于将上述永磁体的磁通轴作为d轴，将与该d轴相隔电角90度的轴作为q轴时，设置在上述转子铁心的上述永磁体插入孔位于轴方向同一位置，在该永磁体插入孔上部的磁极铁心部中形成多个磁极狭缝，并且为了使该永磁体的磁通集中，而形成令该q轴侧的该间隙长比该d轴侧的上述间隙长更长的磁极铁心，使该磁极铁心的圆弧状部分相对该d轴中心左右非对称地设置，来在该磁极铁心外周面设置多个间隙面，将该磁极铁心的位置相对轴方向阶梯状地错开，并且该磁极铁心的轴方向上下部为相同形状。4、根据权利要求13中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，将上述永磁体插入孔间切割为近似V字状。5、根据权利要求14中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，使形成在上述永磁体插入孔上部的该磁极狭缝倾斜。6、根据权利要求14中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，使形成在上述永磁体插入孔上部的该磁极狭缝倾斜，并且以不相等的间距配置。7、根据权利要求14中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，使形成在上述永磁体插入孔上部的该磁极狭缝倾斜，并且各个该磁极狭缝的侧面的延长线在磁极中心线上附近相交。8、根据权利要求17中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，使形成在上述永磁体插入孔上部的该磁极狭缝，相对磁极中心线对称地设置。9、根据权利要求18中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，让上述间隙长较小的该磁极铁心的开度，为电角大致90度大致120度的范围内。10、根据权利要求19中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，上述转子的极数和上述定子的极数之比为2:3。11、根据权利要求110中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，埋设在上述转子铁心的永磁体的形状，相对上述转子的轴为一字状或相对该转子的轴为凸的V字形状。12、根据权利要求111中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，在上述转子铁心的外周面作出切割形状来形成磁极面，并且该切割形状为将大致直线状切割和大致圆弧状切割组合而成。13、根据权利要求111中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，在上述转子铁心的外周面作出切割形状来形成磁极面，并且该切割形状具有组合多个大致V字形状而成的凹部、和一个大致圆弧状凹部。14、一种压縮机，搭载有权利要求113中任一项所述的永磁式旋转电机。全文摘要本发明提供一种低振动/低噪声的永磁式旋转电机以及采用该永磁式旋转电机的压缩机。该旋转电机，在将永磁体的磁通轴作为d轴，将与该d轴相隔电角90度的轴作为q轴时，设置在转子铁心的永磁体插入孔位于轴方向同一位置，在该永磁体插入孔上部的磁极铁心部中形成多个磁极狭缝，并且为了使该永磁体的磁通集中，而形成令该q轴侧的该间隙长比该d轴侧的间隙长更长的磁极铁心，使该磁极铁心的圆弧状部分相对该d轴中心左右非对称地设置，来在该磁极铁心外周面设置多个间隙面，并将该磁极铁心的位置配置成相对轴方向V字状地错开。文档编号H02K21/16GK101110528SQ20071013707公开日2008年1月23日申请日期2007年7月19日优先权日2006年7月20日发明者妹尾正治,涌井真一,菊地聪,野间启二,高畑良一申请人:株式会社日立产机系统