永久磁铁嵌入式电动机、压缩机和制冷空调装置的制造方法_2

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所示的A-A线的截面图。图3是图2所示的永久磁铁嵌入式电动机7的主要部分详细图。图4是表示热装后的永久磁铁嵌入式电动机7中的压缩应力的分布的图。图5是表示本实施方式涉及的永久磁铁嵌入式电动机7中的磁通流动的图。图6是表示以往的电动机7A中的磁通流动的图。图7是表示变更了叠铆部Sg的位置的背轭8c的图。图8是表示形成有间隙8g2来取代叠铆部8g的背轭8c的图。图9是表示压缩部组180中使用的磁体的BH曲线的图。图10是表示漏磁通的比率的图。图11是表示铁损的比率的图。
[0078]在图1所示的回转式压缩机I的壳体6中,设置有永久磁铁嵌入式电动机7 (以下称为“电动机7”)和压缩机构14。电动机7由定子30、转子22和旋转轴10构成,其是无刷直流电动机。定子30由定子铁芯8和绕组29构成,在定子铁芯8的中心附近配置有旋转轴10。在本实施方式中,使用电动机7作为密闭型回转式压缩机I的电动机构,不过电动机7也能够作为除回转式压缩机I以外的所有装置的电动机构而应用。
[0079]压缩机构14包括:设置成上下层叠状态的气缸12 ;通过电动机7进行旋转的旋转轴10 ;插入有旋转轴10的活塞13 ;将气缸12内分隔成吸入侧和压缩侧的叶片(未图示);插入有旋转轴10并封闭气缸12的轴向端面的上下一对壳体、即上部壳体17和下部壳体16 ;安装于上部壳体17的上部排出消音器11 ;以及安装于下部壳体16的下部排出消音器15ο
[0080]壳体6通过对厚度为3mm左右的钢板进行挤压加工而形成为圆筒形状,在壳体6的底部贮存有对压缩机构14的各滑动部进行润滑的制冷机油(未图示)。转子22隔着间隙26(参照图2)配置在定子铁芯8的内径侧。旋转轴10由设置在回转式压缩机I的下部的轴承部、即上部壳体17和下部壳体16保持为旋转自如的状态。定子铁芯8通过热装而保持在壳体内周部6a (参照图3)。从固定于壳体6的玻璃端子4对卷绕在定子铁芯8上的绕组29供电。
[0081]热装是指以使定子铁芯8的外径在常温下比壳体6的内径稍大的方式制作定子铁芯8,在将该壳体6加热到例如300°C的高温使其膨胀后,将定子铁芯8嵌入到膨胀的壳体6中。然后,由于壳体6的温度下降时壳体6会收缩,使得定子铁芯8固定于壳体6。
[0082]图2中示出了配置在壳体6内部的定子铁芯8、配置在定子铁芯8的内径侧的转子22、以及以由磁体形成的2个压缩部18-1和18-2为一组的压缩部组180。在图中表示的定子铁芯8上设置有合计18个压缩部18-1和18-2。在转子铁芯23的外周侧呈六边形状地形成有6个磁铁插入孔20,在各磁铁插入孔20中插入有以交替地形成N极和S极的方式被磁化的6片平板形状的永久磁铁24、例如以钕、铁、硼等为主要成分的稀土类磁铁。在转子铁芯23的中心侧形成有轴孔21,通过热装或压入等方式将用于传递旋转能量的旋转轴10 (参照图1)与轴孔21连结。在各磁铁插入孔20与轴孔21之间设置有多个作为制冷剂流路的通气孔25。
[0083]在转子铁芯23的外周面与定子铁芯8的内周面之间形成有间隙26。该间隙26的宽度是0.3mm?1.0_。通过使频率与指令转速同步的电流在定子铁芯8内流过来产生旋转磁场,从而使转子铁芯23旋转。定子铁芯8是通过将例如厚度为0.30mm以下的电磁钢板冲压成特定形状,并将冲压后的多片电磁钢板层叠铆合而形成的。此外,通过对一体地设置有压缩部组180的定子铁芯8实施退火处理,能够缓和冲压时的变形,并且在压缩部组180和定子铁芯外周部8a形成氧化皮膜层。由于压缩部组180的磁阻因氧化皮膜层而增加,所以能够提高压缩部组180处抑制漏磁通的效果。压缩部组180的结构和效果的细节将在后文中描述。
[0084]定子铁芯8包括背轭Sc、从背轭Sc朝向背轭Sc的中心方向延伸的多个磁极齿8d、以及形成在多个磁极齿8d的各磁极齿8d的内径侧的齿前端部Se。在示例图中,背轭Sc上形成有9个磁极齿8d。此外,在定子铁芯8中形成有由背轭Sc、磁极齿8d和齿前端部Se划分出的空间即齿槽8f。在图中所示的定子铁芯8中,形成有沿旋转方向配置的9个齿槽
8fo
[0085]磁极齿8d形成为从背轭8c起至齿前端部8e为止其旋转方向宽度相同。在磁极齿8d上卷绕有产生旋转磁场的绕组29 (参照图1)。齿前端部Se形成为两侧沿旋转方向扩展的伞状。
[0086]绕组29是将磁线(未图示)隔着绝缘部9 (参照图1)直接卷绕在磁极齿8d上而形成的。这种绕线方式称为集中绕组。并且,将绕组29接线成三相Y形连接。绕组29的匝数和线径取决于所要求的特性即转速和转矩、电压规格、齿槽的截面积。
[0087]槽部Sb在生产定子铁芯8时用于保持定子铁芯8,其设置在连结定子铁芯8的中心位置G与磁极齿8d的中心的中心轴19(参照图3)上且背轭Sc的外径侧。图中所示的槽部Sb形成为八字形。
[0088]在与9个磁极齿8d的各磁极齿8d对应的背轭8c的外周部、即定子铁芯外周部8a上,如图3所示,配置有以多个压缩部18中的2个压缩部18-1、18-2为一组的压缩部组180。压缩部18-1、18-2具有如下结构,S卩,在壳体6通过热装而收缩时,由于从壳体6朝向定子铁芯8的按压力而发生变形,由此产生比因该按压力而在定子铁芯8产生的压缩应力高的压缩应力。在图示例中,2个压缩部18-1、18-2设置在隔着槽部Sb且在旋转方向上相对于中心轴19对称的位置。通过将2个压缩部18-1、18-2配置在旋转方向上相对于中心轴19对称的位置上,在壳体6例如因热装而收缩时施加于2个压缩部18-1、18-2的按压力被均等化,因此能够使得在2个压缩部18-1、18-2产生的压缩应力的值相等。此外,2个压缩部18-1、18-2既可以是从定子铁芯8的轴向的一端至另一端连续地形成,也可以是分开地设置在从定子铁芯8的轴向的一端至另一端之间的数个部位上。
[0089]设构成压缩部组180的2个压缩部18-1、18-2各自的旋转方向宽度Al、A2的总和为A、壳体6的径向厚度为B、各压缩部18-1、18-2的径向厚度为C,图中所示的压缩部组180的形状满足B > A > C的关系。由于径向厚度B的尺寸越大于总和A的尺寸,则压缩部组180的刚性、即尺寸难以变化的程度越低于壳体6的刚性,所以图中所示的压缩部组180比壳体6更容易变形。并且,在该压缩部组180变形时产生的压缩应力比在使B为A以下(Β^ΞΑ)而形成的压缩部组180变形时产生的压缩应力大。这是由于,在形状为Β<Α的压缩部组180中,壳体6比压缩部组180更容易变形,因此按压压缩部组180的力被壳体6吸收。
[0090]上述专利文献2所示的现有技术中,多个应力承受部的径向外侧的前端面的旋转方向宽度的总和大于铁芯壳体的厚度。也就是说,设多个应力承受部组的径向外侧的前端面的旋转方向宽度的总和为Α、铁芯壳体的径向厚度为B,其满足B < A的关系。因此在通过热装将分割定子铁芯收纳于铁芯壳体时,按压应力承受部组的力被铁芯壳体吸收,与应力承受部组相比,铁芯壳体更容易变形。此时,大的压缩应力并不作用于压力承受部组,压力承受部组的导磁率保持较高的值。因此,磁通沿分割定子铁芯、应力承受部组、铁芯壳体的路径泄露,在铁芯壳体因漏磁通而产生的铁损增大,存在电动机的效率降低的问题。
[0091]在本实施方式中,形成为在常温时包含压缩部组180的定子铁芯8的外径比壳体6的内径大ΙΟΟμπι左右,而且旋转方向宽度A 1、Α2为径向厚度B的1/2左右。并且,在通过热装将定子铁芯8固定于壳体6时,壳体6的按压力施加于压缩部组180,所以在各压缩部18-1、18-2局部性地产生超过10MPa的较大的压缩应力,而同时在背轭8c的外周侧仅产生50MPa左右的压缩应力。
[0092]图9示出了与在压缩部组180产生的压缩应力对应的BH曲线,横轴是磁场强度H,纵轴是磁通密度B。3个BH曲线是
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