压缩机用永久磁铁埋入型电动机、压缩机以及制冷循环装置的制作方法

本发明涉及具备固定于压缩机的容器的定子铁芯和配置在定子铁芯的径向内侧的转子的压缩机用永久磁铁埋入型电动机、压缩机以及制冷循环装置。

背景技术：

专利文献1所示的以往的压缩机具备：压缩元件，所述压缩元件固定于压缩机的容器；以及电动机，所述电动机经由旋转轴驱动压缩元件。电动机具有环状的定子铁芯和配置在定子铁芯的径向内侧的转子，转子具有：驱动轴；多个烧结稀土类磁铁；转子铁芯部，所述转子铁芯部形成有磁铁插入孔，所述磁铁插入孔供多个烧结稀土类磁铁的每一个插入，所述转子铁芯部被固定于将中心贯通的驱动轴，与驱动轴一体地旋转；以及磁性金属制的端板，所述端板配置于转子铁芯部的轴向的端部。在转子铁芯形成多组隔着驱动轴相向地设置的两个磁铁插入孔的组。端板形成为其直径比转子铁芯部的外径小。另外，在专利文献1所示的以往的压缩机中，构成为两个磁铁插入孔的组的径向的宽度尺寸比端板的外径尺寸大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－357430号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

此处，在将构成为使转子铁芯的轴向的长度相对于转子铁芯的外径尺寸相对短的扁平转子用于压缩机的情况下，容易受到压缩机的负荷变动所致的振动和噪音的影响。为了对之进行抑制，需要增加配置于转子铁芯的轴向的两端的端板的质量，使转子的惯性力增大。另一方面，当在与插入于转子铁芯的多个永久磁铁各自的轴向端部相向的位置设置有端板的情况下，从永久磁铁的轴向端部泄漏的泄漏磁通容易在端板流过，招致电动机效率的下降。在专利文献1所示的以往的压缩机中，构成为端板的外径尺寸与两个磁铁插入孔的组的径向的宽度尺寸相同，或者构成为端板的外径尺寸比两个磁铁插入孔的组的径向的宽度尺寸小。因此，在专利文献1所示的以往的压缩机中，每单位高度的端板的质量变小，在得到为了抑制振动以及噪音而所需的转子的惯性力方面，需要增大端板的轴向的尺寸。因而，在专利文献1所示的以往的压缩机中，存在转子的轴向的高度尺寸变大，压缩机的体积增加，压缩机的成本变高的问题。

本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于得到一种能够在抑制电动机效率的下降的同时抑制振动以及噪音的压缩机用永久磁铁埋入型电动机。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，达到目的，本发明的压缩机用永久磁铁埋入型电动机是内置于压缩机的压缩机用永久磁铁埋入型电动机，其具备：环状的定子铁芯，所述定子铁芯固定于所述压缩机的容器的内周面；以及转子，所述转子配置在所述定子铁芯的内侧，所述转子具有：转子铁芯，所述转子铁芯具有多个磁铁插入孔；以及端板，所述端板配置于所述转子铁芯的轴向端部，所述端板的外径与所述转子铁芯的外径相等，所述端板由导磁率比所述转子铁芯的磁性材料的导磁率高的磁性材料构成，在所述端板形成在所述转子的轴向上延伸的多个贯通孔，所述多个贯通孔与所述多个磁铁插入孔的每一个分别连通。

发明效果

根据本发明，实现能够在抑制电动机效率的下降的同时抑制振动以及噪音这样的效果。

附图说明

图1是内置有本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机的压缩机的剖视图。

图2是本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机的转子铁芯的横剖视图。

图3是本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机的端板的横剖视图。

图4是本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机的省去永久磁铁后的转子铁芯、两个端板以及两个平衡部件的组的纵剖视图。

图5是内置于本发明的实施方式的压缩机的压缩机构部的横剖视图。

图6是表示内置于本发明的实施方式的压缩机的转子旋转一周时的驱动转矩的变动的图。

图7是表示利用变频器对内置有未安装端板的转子的电动机进行120度矩形波驱动的情况下的电流波形的图。

图8是表示利用变频器对内置有安装有端板的转子的电动机进行120度矩形波驱动的情况下的电流波形的图。

图9是搭载有本发明的实施方式的压缩机的制冷循环装置的结构图。

具体实施方式

以下，基于附图，详细地说明本发明的压缩机用永久磁铁埋入型电动机、压缩机以及制冷循环装置的实施方式。此外，本发明并不被该实施方式限定。

实施方式.

图1是内置有本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机的压缩机的剖视图。压缩机100具有：储液器51，所述储液器51使从未图示的蒸发器供给的制冷剂气体和残存的液体制冷剂分离；压缩机构部60，所述压缩机构部60设置在圆筒状的容器55内，对经由吸入管52从储液器51供给的制冷剂气体进行压缩；以及压缩机用永久磁铁埋入型电动机4，所述压缩机用永久磁铁埋入型电动机4设置于容器55内，对压缩机构部60进行驱动。在以下的说明中，将压缩机用永久磁铁埋入型电动机4简称为电动机。

压缩机构部60具备：气缸62，所述气缸62固定于容器55的内部，被供给来自储液器51的制冷剂气体；上部框架65，所述上部框架65供旋转轴2的另一端侧插入，堵塞气缸62的轴向一端；上部排出消音器61，所述上部排出消音器61安装于上部框架65；下部框架64，所述下部框架64堵塞气缸62的轴向另一端；下部排出消音器63，所述下部排出消音器63安装于下部框架64；以及活塞66，所述活塞66配置于气缸62，与设置于旋转轴2的偏心部2a一起在气缸62内进行偏心旋转运动。

旋转轴2的一端侧插入于构成电动机的转子铁芯11，旋转轴2的另一端侧贯通气缸62的内部空间，利用上部框架65以及下部框架64被保持成旋转自如的状态。另外，在旋转轴2的另一端侧形成有偏心部2a，所述偏心部2a与活塞66一起对制冷剂进行压缩。

电动机具备转子1以及定子3。定子3包括：定子铁芯31，所述定子铁芯31是层叠多个铁芯片而成的圆筒状的中空层叠体，所述多个铁芯片是从厚度为0.2至0.5mm的电磁钢板冲裁而得到的，并且所述定子铁芯31固定于容器55的内周面；绝缘部32，所述绝缘部32覆盖定子铁芯31；以及绕组33，所述绕组33隔着绝缘部32以集中卷绕方式或者分布卷绕方式卷绕于定子铁芯31，被供给来自固定于容器55的玻璃端子53的电力。定子铁芯31通过热装、冷装、焊接或者压入而固定于容器55的内周面。此外，定子铁芯31具有未图示的环状的背轭、以及未图示的多个齿，所述多个齿配置在背轭的径向内侧，多个齿成为在背轭的径向内侧沿旋转方向相离地配置。“旋转方向”是指转子1的旋转方向。

转子1具有：转子铁芯11，所述转子铁芯11是将从电磁钢板冲裁而得到的多个铁芯片层叠而成的，隔着间隙5配置在定子铁芯31的径向内侧；多个永久磁铁12，所述多个永久磁铁12埋入于转子铁芯11；端板13，所述端板13设置于转子铁芯11的轴向的一端；端板14，所述端板14设置于转子铁芯11的轴向的另一端；平衡部件15，所述平衡部件15设置在端板13的与转子铁芯11侧相反一侧；以及平衡部件16，所述平衡部件16设置在端板14的与转子铁芯11侧相反一侧。旋转轴2在转子铁芯11、端板13、平衡部件15、端板14以及平衡部件16各自的中心贯通。

在这样构成的电动机中，与指令转速同步的频率的电流被通电到绕组33，从而产生旋转磁场，转子1旋转。以下，说明转子1旋转时的压缩机100的动作。从储液器51供给的制冷剂气体从固定于容器55的吸入管52被向气缸62内吸入。另外，转子1旋转，从而偏心部2a在气缸62内旋转，利用活塞66进行制冷剂的压缩。压缩而得到的高温的制冷剂在经过上部排出消音器61以及下部排出消音器63之后，通过转子1与定子3之间的间隙5而在容器55内上升，通过设于容器55的排出管54而向未图示的制冷循环装置内的制冷循环的高压侧供给。

图2是本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机的转子铁芯的横剖视图。转子铁芯11具备：多个磁铁插入孔11a，所述多个磁铁插入孔11a与磁极数对应地沿旋转方向相离地形成；永久磁铁12，所述永久磁铁12插入于多个磁铁插入孔11a的每一个；以及插入孔11d，所述插入孔11d在转子铁芯11的径向中心形成，供旋转轴2插入。多个磁铁插入孔11a各自的剖面形状是径向宽度比旋转方向宽度窄的长方形，多个磁铁插入孔11a的每一个在轴向上延伸，从转子铁芯11的一端贯通至另一端。互不相同的极性的永久磁铁12插入于邻接的磁铁插入孔11a，插入于多个磁铁插入孔11a的每一个的永久磁铁12为n极与s极交替被磁化的板形状。

作为永久磁铁12的固定方法，可考虑压入到磁铁插入孔11a、或者将涂敷有粘接剂的永久磁铁12插入到磁铁插入孔11a的方法。永久磁铁12既可以是铁氧体磁铁，也可以是稀土类磁铁。

对于转子铁芯11而言，在磁铁插入孔11a的旋转方向的两端部的每一个端部形成狭缝11b，进而在磁铁插入孔11a的径向外侧，多个狭缝11c沿旋转方向相离地形成。这些狭缝群用于降低电动机的电磁激振力。

如图示例那样，转子铁芯11具有多组隔着旋转轴2相向地设置的两个磁铁插入孔11a的组，w1表示磁铁插入孔11a的组的径向的宽度，d1表示转子铁芯11的外径。

图3是本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机的端板的横剖视图。两个端板13、14的每一个由导磁率比转子铁芯11的磁性材料的导磁率高的磁性材料构成，具有插入孔13d，所述插入孔13d形成于端板13、14的中心部，用于将旋转轴2插入。另外，在端板形成贯通孔13a、14a，所述贯通孔13a、14a与形成于图2所示的转子铁芯11的多个磁铁插入孔11a的每一个连通。即，多个贯通孔13a、14a的每一个设于与插入于转子铁芯11的磁铁插入孔11a的永久磁铁12的轴向端面相向的位置。

两个端板13、14的每一个具有多组隔着旋转轴2相向地设置的两个贯通孔13a、14a的组，w2表示贯通孔13a、14a的组的径向的宽度，d2表示端板13、14的外径。

电磁激振力不易作用于端板13、14。因此，也可以不在端板13、14设置与图2所示的多个狭缝11c相当的狭缝。另外，端板13、14所使用的强磁性的磁性材料由钢或者铸铁这样的铁构成。

图4是本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机的省去永久磁铁后的转子铁芯、两个端板以及两个平衡部件的组的纵剖视图。

如图4所示，两个端板13、14各自的外径d2与转子铁芯11的外径d1相等，形成于两个端板13、14的每一个端板的贯通孔13a、14a的组的径向的宽度w2比形成于转子铁芯11的磁铁插入孔11a的组的径向的宽度w1宽。通过将贯通孔13a、14a设于两个端板13、14的每一个端板，从而能够抑制从图2所示的永久磁铁12的轴向端部流到端板13、14侧的泄漏磁通，能够抑制电动机效率的下降。

另外，贯通孔13a、14a的组的径向的宽度w2比磁铁插入孔11a的组的径向的宽度w1宽，所以能够有效地抑制从永久磁铁12的轴向端部泄漏的泄漏磁通。

另外，通过使构成端板13、14的多个电磁钢板的外径d2与构成转子铁芯11的电磁钢板的外径d1相等，从而能够用相同的级进模具同时层叠转子铁芯11以及端板13、14，所以能够简化制造工序。

另外，对于端板13、14而言，来自图1所示的定子3的磁通不易交链，铁损小，所以也可以对构成端板13、14的多个电磁钢板使用铁损值比构成转子铁芯11的多个电磁钢板的铁损值高的磁性材料。由此，能够降低端板13、14的材料成本。

另外，在图4所示的端板13、14各自的端部设有平衡部件15、16。由于图1所示的转子1的旋转而在旋转轴2产生因作用于偏心部2a的离心力所引起的挠曲。由于旋转轴2的挠曲而使得转子铁芯11的轴心相对于定子铁芯31的轴心倾斜，转子1成为扭曲的状态。然而，通过设置平衡部件15、16，从而能够抵消转子1的扭曲，抑制电动机的振动和噪音。

另外，平衡部件15、16由与转子铁芯11的磁性材料相比更强磁性的磁性材料、或者非磁性材料构成。

在平衡部件15、16由强磁性的磁性材料构成的情况下，在平衡部件15、16形成多个贯通孔15a、16a，所述贯通孔15a、16a与形成于端板13、14的多个贯通孔13a、14a的每一个连通。通过将多个贯通孔15a、16a设于平衡部件15、16，从而即使不使用昂贵的非磁性材料，也能够有效地抑制从图2所示的永久磁铁的轴向端部泄漏的泄漏磁通，能够降低材料成本。

在平衡部件15、16由非磁性材料构成的情况下，无需在平衡部件15、16形成多个贯通孔15a、16a。因而，由非磁性材料构成的平衡部件15、16的比重比由强磁性的磁性材料构成的平衡部件15、16的比重大，能够增大图1所示的转子1的惯量。因而，当在图1所示的转子1中使用了由非磁性材料构成的平衡部件15、16的情况下，在转子1中，能够抵消图1所示的偏心部2a的旋转所致的扭曲，进一步抑制电动机的振动和噪音。

另外，平衡部件15、16也可以层叠多个电磁钢板而构成。利用该结构，能够用相同的级进模具同时层叠转子铁芯11、端板13、14以及平衡部件15、16，所以能够简化制造工序。

此外，在构成为包括转子铁芯11和两个端板13、14的转子1的轴向长度比图1所示的定子铁芯31的轴向长度大的情况下，也可以仅将两个端板13、14中的一方安装于转子1。在安装有接近未图示的轴承的下侧的端板14的情况下，所述未图示的轴承设于图1所示的压缩机100内，能够有效地抑制由转子1的扭曲所致的振动以及噪音。在使用两个端板13、14的情况下，即使使下侧的端板14的轴向的长度比上侧的端板13的轴向的长度大，也能够得到同样的效果。

图5是内置于本发明的实施方式的压缩机的压缩机构部的横剖视图，图6是表示内置于本发明的实施方式的压缩机的转子旋转一周时的驱动转矩的变动的图。图6的横轴表示图1所示的转子1的旋转角，纵轴表示驱动转矩。如图5所示，压缩机构部60固定于容器55的内周面。压缩机构部60具有：气缸62；活塞66，所述活塞66与偏心部2a一体而旋转自如地形成，嵌入于气缸62的内周部；以及气缸室67，所述气缸室67设于气缸62的内周部。气缸62具有气缸室67，所述气缸室67与吸入管52连通，且形成有排出口67c。气缸室67包括：低压室67b，所述低压室67b与吸入管52相通；高压室67a，所述高压室67a与排出口67c相通；以及叶片69，所述叶片69将低压室67b和高压室67a进行划分。

图1所示的转子1利用未图示的变频器的通电而旋转，从而设于旋转轴2的活塞66在气缸62内旋转。此时，制冷剂气体通过吸入管52而被吸入到气缸室67内，被吸入的制冷剂气体在气缸室67被压缩，从排出口67c排出。在转子1旋转一周时，在旋转轴2上伴有大的压力变动、即驱动转矩变动。

图7是表示利用变频器对内置有未安装端板的转子的电动机进行120度矩形波驱动的情况下的电流波形的图，图8是表示利用变频器对内置有安装有端板的转子的电动机进行120度矩形波驱动的情况下的电流波形的图。图7、8的横轴表示图1所示的转子1的旋转角，纵轴表示在电动机流过的电流的波形。

可知如图7所示，在内置有未安装端板13、14的转子的电动机中，在转子旋转一周的期间产生大的电流脉动，与此相对，如图8所示，在内置有安装有端板13、14的转子的电动机中，转子旋转一周的期间的电流脉动降低。在本发明的实施方式的转子铁芯11设有外径与转子铁芯11的外径相等的端板13、14。由此能够使转子的惯性力增大，能够抑制电动机的振动以及噪音。此外，在图7、8中说明了对电动机进行120度矩形波驱动的例子，但电动机的驱动方式并不限于120度矩形波驱动。在本发明的实施方式的电动机中，即使是例如120度以上的矩形波驱动、正弦波驱动这样的任意的驱动方式，都能够得到同样的效果。

图9是搭载有本发明的实施方式的压缩机的制冷循环装置的结构图。制冷循环装置200包括：压缩机100；四通阀75；冷凝器72，所述冷凝器72将在压缩机100中压缩而得到的高温高压的制冷剂气体的热与空气热交换而冷凝，成为液体制冷剂；膨胀器73，所述膨胀器73使液体制冷剂膨胀，成为低温低压的液体制冷剂；蒸发器74，所述蒸发器74从低温低压的液体制冷剂吸热，成为低温低压的气体制冷剂；以及控制部76，控制压缩机100、膨胀器73以及四通阀75。压缩机100、四通阀75、冷凝器72、膨胀器73以及蒸发器74由各个制冷剂配管71连接，构成制冷循环。通过使用压缩机100，从而能够提供高效且高输出的制冷循环装置200。制冷循环装置200例如适用于空气调节机。

以下，说明制冷循环装置200的动作。在制冷循环装置200的通常的运转时，进行如下的制冷循环：制冷剂按照压缩机100、冷凝器72、膨胀器73、蒸发器74的顺序循环，再次返回到压缩机100。在压缩机100被压缩而得到的高温高压的制冷剂气体在冷凝器72与空气热交换而冷凝，成为液体制冷剂，液体制冷剂在膨胀器73膨胀，成为低温低压的制冷剂气体，在蒸发器74与空气热交换而蒸发，再次在压缩机100被压缩，成为高温高压的制冷剂气体。

通过在制冷循环装置200中使用压缩机100，从而能够提供能够在抑制成本的同时实现低振动化和低噪音化的制冷循环装置200。

此外，在本发明的实施方式中，端板13、14设于转子铁芯11的一端和另一端这两端，但端板13、14也可以仅设于转子铁芯11的一端，或者仅设于转子铁芯11的另一端。另外，端板13、14不限定于将电磁钢板层叠而成的端板，也可以是对除了电磁钢板以外的钢或者铸铁这样的铁进行加工而成的一体型的端板。另外，在本发明的实施方式中，对转子铁芯11插入有6个永久磁铁12，但也可以使用7个以上的永久磁铁12。另外，在本发明的实施方式中，在端板13、14形成有在转子1的轴向上延伸的多个贯通孔13a、14a，所述多个贯通孔13a、14a与多个磁铁插入孔11a的每一个分别连通，但贯通孔13a、14a的数量并不限定于图示例。例如也可以在端板13设置在转子1的轴向上延伸的1个或者多个贯通孔13a，所述1个或者多个贯通孔13a与多个磁铁插入孔11a中的至少1个连通。同样地，也可以在端板14设置在转子1的轴向上延伸的1个或者多个贯通孔14a，所述1个或者多个贯通孔14a与多个磁铁插入孔11a中的至少1个连通。即使在这样构成的情况下，也能够在抑制从永久磁铁12的轴向端部流到端板13、14侧的泄漏磁通的同时，使转子1的惯性力增大，能够在抑制电动机效率的下降的同时抑制电动机的振动以及噪音。

如以上说明那样，本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机4具备定子铁芯31和转子1，转子1具有：转子铁芯11，所述转子铁芯11具有多个磁铁插入孔11a；以及端板13、14，所述端板13、14配置于转子铁芯11的轴向端部，端板13、14的外径与转子铁芯11的外径相等，端板13、14由导磁率比转子铁芯11的磁性材料的导磁率高的磁性材料构成，端板13、14具有多个贯通孔13a、14a，所述多个贯通孔13a、14a与多个磁铁插入孔11a的每一个连通。利用该结构，能够在抑制从永久磁铁12的轴向端部流到端板13、14侧的泄漏磁通的同时使转子1的惯性力增大，能够在抑制电动机效率的下降的同时抑制电动机的振动以及噪音。另外，在本发明的实施方式中，端板13、14的外径与转子铁芯11的外径相等，所以转子1的轴向长度被抑制，能够实现小型且低成本的压缩机100。另外，通过将本发明的实施方式的压缩机用永久磁铁埋入型电动机4用于压缩机100，从而能够抑制顺着压缩机100的容器55、排出管54以及吸入管52而产生的噪音，能够降低搭载压缩机100的空调机或者电冰箱这样的家电设备的噪音。

以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一个例子，既能够与其它公知的技术进行组合，也能够在不脱离本发明的要旨的范围内对结构的一部分进行省略、变更。

附图标记说明

1：转子；2：旋转轴；2a：偏心部；3：定子；4：压缩机用永久磁铁埋入型电动机；5：间隙；11：转子铁芯；11a：磁铁插入孔；11b、11c：狭缝；11d：插入孔；12：永久磁铁；13：端板；13a：贯通孔；13d：插入孔；14：端板；14a：贯通孔；15：平衡部件；15a：贯通孔；16：平衡部件；16a：贯通孔；31：定子铁芯；32：绝缘部；33：绕组；51：储液器；52：吸入管；53：玻璃端子；54：排出管；55：容器；60：压缩机构部；61：上部排出消音器；62：气缸；63：下部排出消音器；64：下部框架；65：上部框架；66：活塞；67：气缸室；67a：高压室；67b：低压室；67c：排出口；69：叶片；71：制冷剂配管；72：冷凝器；73：膨胀器；74：蒸发器；75：四通阀；76：控制部；100：压缩机；200：制冷循环装置。