專利名稱：永磁鐵式旋轉電機以及使用該電機的壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種轉子中具備勵磁用的永磁鐵的永磁鐵式旋轉電機。

背景技術：
以往，在永磁鐵式旋轉電機中，在定子繞組中采用集中纏繞(concentrated winding)，勵磁采用稀土類的釹永磁鐵，來實現(xiàn)高效化。此外，隨著磁鐵材料的高磁通密度化，振動、噪音分量也明顯化，還需要采取應對上述問題的各種對策。
例如，在專利文獻1所述的永磁鐵式旋轉電機中，提出了如下一種方案設置從轉子中埋設的永磁鐵的外周側向轉子外周側延伸的多個狹縫(slit)，同時在轉子的外周設置多個間隙(gap)面，并在軸向上階段性地錯開配置該間隙面。
專利文獻1日本特開2008-29095號公報 通過采用集中纏繞定子、采用高磁通密度磁鐵，永磁鐵式同步電動機的效率飛躍提高。但另一方面，相對分布纏繞定子而言，在集中纏繞定子中，結果是原理上不但高次諧波磁通量增加，而且高磁通密度的永磁鐵也助長高次諧波磁通量。即，電動機自身的振動或噪音也會增加，尤其在裝入壓縮機的情況下，產(chǎn)生最刺耳的中頻帶變得顯著這一問題。
對此，在專利文獻1中，通過設置從轉子中埋設的永磁鐵的外周側向轉子外周側延伸的多個狹縫，同時在轉子的外周設置多個間隙面，并在軸向上臺階狀地錯開配置該間隙面，形成所謂的傾斜(skew)結構，從而能夠降低在間隙面的高次諧波磁通量。這樣，能夠使感應電動勢波形正弦波化、使電樞電流正弦波化，也能夠使通過感應電動勢和電樞電流之間的相互作用而產(chǎn)生的脈動轉矩以及徑向電磁助振力降低，另外，通過使軸向具有磁通變化，間隙部的高次諧波磁通量降低，從而降低由振動或噪音引起的高次諧波分量。
但是，在上述現(xiàn)有技術的專利文獻1的方式中，雖然能夠降低較低頻帶和較高頻帶中所產(chǎn)生的噪音，但不能說對成為問題的中頻帶的噪音有效。
其理由在于，在專利文獻1的情況下，雖然作為轉子產(chǎn)生的磁通降低了高次諧波分量，但是實際上，并不能充分地降低與定子產(chǎn)生的磁通相合的機內(nèi)磁通的高次諧波分量。
在這里，為了實現(xiàn)壓縮機的低噪音化，需要減小電動機自身的振動、或使電動機的振動不傳遞到壓縮機的機架。為了減小電動機的振動，如上所述認為降低機內(nèi)磁通的高次諧波分量，減小脈動轉矩或徑向電磁助振力等是有效的。
另一方面，為了使電動機的振動不傳遞到壓縮機的機架，認為具有使振動要因衰減的功能的電動機結構以及固定方法是有效的。
因此，為了實現(xiàn)壓縮機的低噪音化，考慮電樞反作用而充分降低機內(nèi)磁通的高次諧波分量，并形成使機內(nèi)的徑向電磁助振力難以傳遞到壓縮機的機架上的定子鐵心形狀是非常重要的。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種在不使電動機效率等性能下降的情況下，實現(xiàn)低振動、低噪音的永磁鐵式旋轉電機以及采用該電機的壓縮機。
為了達成上述目的，本發(fā)明提供一種永磁鐵式旋轉電機，其具有定子，其在定子鐵心上形成的多個槽內(nèi)以包圍齒的方式纏繞有集中纏繞的電樞繞組；轉子，其在轉子鐵心中的多個永磁鐵插入孔中配置有永磁鐵；旋轉軸，其與所述定子的內(nèi)周隔著間隙，所述永磁鐵式旋轉電機的特征在于， 所述定子鐵心的外周部抵接在機架上而被固定，當將所述永磁鐵的磁通軸作為d軸，將與該d軸相隔90度電角的軸作為q軸時， 所述轉子構成為設置在該轉子鐵心中的所述永磁鐵插入孔位于軸向位置，在該磁極的鐵心外周面設置多個間隙，形成所述q軸側的間隙長度比所述d軸側的間隙長度長的磁極鐵心， 使第一磁極鐵心的第一層疊部與第二磁極鐵心的第二層疊部在所述旋轉軸的軸向上重合，構成所述轉子鐵心，其中所述第一磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心逆旋轉側變大，所述第二磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心旋轉方向側變大， 與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積，比與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積大， 所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同， 所述第一層疊部和所述第二層疊部在軸向上的層疊厚度比率不同。
另外，為了達成上述目的，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其具有定子，其在定子鐵心上形成的多個槽內(nèi)以包圍齒的方式纏繞有集中纏繞的電樞繞組；轉子，其在轉子鐵心中的多個永磁鐵插入孔中配置有永磁鐵；旋轉軸，其與所述定子的內(nèi)周隔著間隙，所述永磁鐵式旋轉電機的特征在于， 所述定子鐵心的外周部抵接在機架上而被固定，當將所述永磁鐵的磁通軸作為d軸，將與該d軸相隔90度電角的軸作為q軸時， 所述轉子構成為設置在該轉子鐵心中的所述永磁鐵插入孔位于軸向位置，在該磁極的鐵心外周面設置多個間隙，形成所述q軸側的間隙長度比所述d軸側的間隙長度長的磁極鐵心， 使第一磁極鐵心的第一層疊部與第二磁極鐵心的第二層疊部在所述旋轉軸的軸向上重合，構成所述轉子鐵心，其中所述第一磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心逆旋轉側變大，所述第二磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心旋轉方向側變大， 與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積，比與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積大， 所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同， 所述第一層疊部的層疊厚度比率大于所述第二層疊部的層疊厚度比率。
另外，為了達成上述目的，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其具有定子，其在定子鐵心上形成的多個槽內(nèi)以包圍齒的方式纏繞有集中纏繞的電樞繞組；轉子，其在轉子鐵心中的多個永磁鐵插入孔中配置有永磁鐵；旋轉軸，其與所述定子的內(nèi)周隔著間隙，所述永磁鐵式旋轉電機的特征在于， 所述定子鐵心的外周部抵接在機架上而被固定，當將所述永磁鐵的磁通軸作為d軸，將與該d軸相隔90度電角的軸作為q軸時， 所述轉子構成為設置在該轉子鐵心中的所述永磁鐵插入孔位于軸向位置，在該磁極的鐵心部形成多個磁極狹縫，在該磁極的鐵心外周面設置多個間隙，形成所述q軸側的間隙長度比所述d軸側的間隙長度長的磁極鐵心， 使第一磁極鐵心的第一層疊部與第二磁極鐵心的第二層疊部在所述旋轉軸的軸向上重合，構成所述轉子鐵心，其中所述第一磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心逆旋轉側變大，所述第二磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心旋轉方向側變大， 與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積，比與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積大， 所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同， 所述第一層疊部的層疊厚度比率大于所述第二層疊部的層疊厚度比率。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，所述定子鐵心的外周部的一部分通過熱裝或壓入的方法抵接在所述機架上并被固定， 與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心外周的一部分與所述機架抵接的面積，大于與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心外周與所述機架抵接的面積， 所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，所述定子鐵心的外周部的一部分通過熱裝或壓入的方法抵接在所述機架上并被固定， 與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心的外徑大于與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心的外徑， 所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，所述定子鐵心的外周部的一部分通過熱裝或壓入的方法抵接在所述機架上并被固定， 與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心的外徑的一部分大于與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心的外徑， 所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，所述第一磁極鐵心或所述第二磁極鐵心的任一方在軸向上分為N個塊，另一方在軸向上分為(N-1)個塊， 所述第一層疊部的分割塊和所述第二層疊部的分割塊相對于所述轉子鐵心的軸向交替配置。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，分為N個的所述第一層疊部或所述第二層疊部的任一方在軸向上以N＝2分割，在該軸向上被(N-1)分割的層疊組在軸向上以(N-1)＝1分割。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，所述N為N＝3。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，當所述第一層疊部的軸向的層疊厚度比率為L1，所述第二層疊部的軸向的層疊厚度比率為L2，所述轉子的旋轉方向相對于旋轉軸為逆時針旋轉時，構成為以下關系L2＜L1，50％＜L1＜85％。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，所述永磁鐵插入孔間配置成大致V字狀。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，使形成在所述永磁鐵插入孔上部的該磁極狹縫傾斜。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，使形成在所述永磁鐵插入孔上部的該磁極狹縫傾斜，并且各個該磁極狹縫的側面的延長線在磁極中心線上附近相交。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，使形成在所述永磁鐵插入孔上部的該磁極狹縫相對于磁極中心線對稱設置。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，使所述間隙長度小的該磁極鐵心的開度處于以電角計算大致90度～大致120度的范圍內(nèi)。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，所述轉子的極數(shù)和所述定子的槽數(shù)之比為2∶3。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，埋設在所述轉子鐵心中的永磁鐵的形狀相對于所述轉子的軸為一字狀或相對于該轉子的軸為凸的V字形狀。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，在所述轉子鐵心的外周面做出切割形狀來形成磁極面，并且該切割形狀是將大致直線狀切割和大致圓弧狀切割組合而成的。
并且，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，在所述轉子鐵心的外周面做出切割形狀來形成磁極面，并且該切割形狀是具有組合多個大致V字形狀而成的凹部與一個大致圓弧狀凹部的形狀。
并且，本發(fā)明提供一種搭載有上述永磁鐵式旋轉電機的壓縮機。
發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明，能夠減少機內(nèi)磁通的高次諧波分量，能夠減少脈動扭矩，也能夠抑制從較中間帶域的徑向電磁助振力變大的轉子截面?zhèn)鬟f到壓縮機機架上的振動，從而能夠提供一種大幅度改善了中頻帶聽感的永磁鐵式旋轉電機以及壓縮機。



圖1是本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的剖面圖； 圖2是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的轉子鐵心形狀的剖面圖； 圖3是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的轉子鐵心形狀的剖面圖； 圖4是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的轉子鐵心形狀的圖； 圖5是發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的脈動轉矩； 圖6是發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的徑向電磁助振力； 圖7是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的定子鐵心形狀的剖面圖； 圖8是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的定子鐵心形狀的圖； 圖9是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式2的定子鐵心形狀的剖面圖； 圖10是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式3的轉子鐵心形狀的圖； 圖11是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式4的轉子鐵心形狀的剖面圖； 圖12是本發(fā)明的壓縮機的剖面結構； 符號說明 1-永磁鐵式旋轉電機(驅動用電動機)；2-定子；3-轉子；4-齒；5-芯背(core back)；6-定子鐵心；7-槽(slot)；8-電樞繞組；10-狹縫；11-凹部；12-轉子鐵心；13-永磁鐵插入孔；14-永磁鐵；15-旋轉軸孔；60-固定渦盤部件；61、64-端板；62、65-渦旋狀卷邊；63-旋轉渦盤部件；66-壓縮室；67-噴出口；68-機架；69-壓縮容器；70-突出導管；72-曲柄軸；73-油積存部；74-油孔；75-滑動軸承；80-突起。

具體實施例方式 以下，參照圖1～圖12對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。在各圖中，相同的符號表示同一部件。此外，雖然在此表示四極的永磁鐵式旋轉電機，并設轉子的極數(shù)和定子的槽數(shù)之比為2∶3，但其他的極數(shù)、槽數(shù)之比也能得到基本相同的效果。
(實施例1) 圖7是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的定子鐵心形狀的剖面圖。圖8是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的定子鐵心形狀的圖。圖12表示本發(fā)明的壓縮機的剖面結構，表1表示各種旋轉電機結構的壓縮機的聽感試驗結果。
圖1是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的剖面圖。
在圖1中，永磁鐵式旋轉電機1包括定子2和轉子3。定子2包括定子鐵心6和集中纏繞的電樞繞組8(由三相繞組的U相繞組8a、V相繞組8b、W相繞組8c構成)，其中定子鐵心6由齒4和芯背5構成，電樞繞組8在齒4間的槽7內(nèi)以圍住齒4的方式卷繞安裝。在此，永磁鐵式旋轉電機1為4極6槽，因此槽間距以電角算為120度。另外，定子鐵心6的外周形狀構成為具有多個為ФD1、ФD2的外徑，且以ФD1＞ФD2的關系來配置。
圖2、圖3是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的轉子鐵心形狀的剖面圖。另外，圖4是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的轉子鐵心形狀的立體圖。
在圖2中，轉子3在形成有旋轉軸孔15的轉子鐵心12的外周表面附近形成一字狀的永磁鐵插入孔13，在永磁鐵插入孔13中固定有稀土類的釹永磁鐵14。永磁鐵14的磁通軸為d軸，位于與d軸相隔90°電角的磁極間的軸為q軸。在此，在鄰接的永磁鐵14的磁極間的q軸上設置有凹部11。另外，轉子鐵心12的外周形狀構成為具有多個g1、g2那樣的間隙面。
在圖2(a)、圖2(b)、圖4中，對于轉子鐵心12來說，圖2(a)所示的轉子截面A和圖2(b)所示的轉子截面B被層疊為如圖4所示相對于圓周方向臺階狀地呈V字。另外，當使轉子的旋轉方向如圖4所示相對于旋轉軸逆時針旋轉時，轉子截面A將間隙面g2設置在以d軸為中心的右側(逆旋轉方向順時針旋轉方向)，另一方面，在轉子截面B，將間隙面g2設置在以d軸為中心的左側(旋轉方向逆時針旋轉方向)當轉子截面A的層疊厚度為LA，轉子截面B的層疊厚度為LB時，以LB＜LA的關系來配置。
在此，圖2(a)所示的轉子截面A構成為在形成間隙面g1的部位，θ1和θ2以d軸為中心成為θ1＞θ2，θ1和θ2之和以電角算為90°～120°。此外，圖2(b)所示的轉子截面B構成為θ1和θ2之間的關系是以d軸為中心成為θ1＜θ2，θ1和θ2之和以電角算為90°～120°。
在圖2(a)、圖2(b)、圖3中，在永磁鐵14的外周側以夾著d軸的方式具備狹縫10(10a～10d)，如圖3所示，狹縫10的各自的傾斜度被配置為在d軸上的一點P相交。該狹縫10能夠使感應電動勢波形正弦波化，并使電樞電流正弦波化，從而能夠降低由感應電動勢和電樞電流的相互作用而產(chǎn)生的高次諧波磁通。因此，在本結構中，設置狹縫10來抑制電樞反作用，從而降低機內(nèi)磁通的高次諧波分量。
圖5(a)、圖5(b)是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的脈動轉矩的圖。圖5(a)是分別對于轉子截面A、轉子截面B表示轉子角度和脈動轉矩的關系的圖，圖5(b)是表示轉子截面A的構成比率(％)和脈動轉矩P-P值的關系的圖。
當層疊轉子鐵心12使得圖2(a)所示的轉子截面A和圖2(b)所示的轉子截面B如圖4所示相對于圓周方向臺階狀地呈V字，且使轉子的旋轉方向相對于旋轉軸為逆時針旋轉時，通過將以d軸為中心在右側設置間隙面g2的轉子截面A的層疊厚度比率(LA的層疊厚度相對于轉子鐵心12的全部層疊厚度之比)配置成50％＜LA＜85％的關系，而表示出的結果是本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的脈動轉矩，比轉子鐵心的不同的各截面的層疊厚度比率相同的轉子結構還小很多。因此，可以說轉子鐵心的不同的各截面的層疊厚度比率存在最佳值。
圖6是對于本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的徑向電磁助振力，表示轉子截面A、B的構成狀態(tài)和徑向電磁助振力的關系。在圖6中，對以下四種情況下的徑向電磁助振力的計算結果進行了比較，即情況1是只由圖2(a)所示的轉子截面A構成轉子鐵心12的情況；情況2是只由圖2(b)所示的轉子截面B構成轉子鐵心12的情況；情況3是層疊轉子鐵心12使得圖2(a)所示的轉子截面A和圖2(b)所示的轉子截面B如圖4所示相對于圓周方向臺階狀地呈V字，且使轉子鐵心的不同的各截面的層疊厚度比率相同的情況；情況4是層疊轉子鐵心12使得圖2(a)所示的轉子截面A和圖2(b)所示的轉子截面B如圖4所示相對于圓周方向臺階狀地呈V字，且使轉子鐵心的不同的各截面的層疊厚度比率為50％＜LA＜85％的關系的情況。
由此，本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1、即情況4的徑向電磁助振力，比情況1或情況2所示的只由轉子鐵心的不同的各截面構成的情況下的徑向電磁助振力變得更小，但是與情況3所示的、轉子鐵心的不同的各截面的層疊厚度比率相同的情況相比，顯示出基本不變化的結果。其理由在于，如圖6所示，轉子截面B的徑向電磁助振力(情況2)相對于轉子截面A的徑向電磁助振力(情況1)有所增加，但是并沒有達到減小轉子截面A和轉子截面B相合的機內(nèi)的徑向電磁助振力的程度。也就是說，雖然本發(fā)明的轉子結構對脈動轉矩的降低、即降低圓周方向的吸引、排斥力有大的效果，但是不足以降低徑向電磁助振力，對噪音的對策也不十分有效。
圖7是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的定子鐵心形狀的剖面圖。圖8是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式1的定子鐵心形狀的圖。
在圖7(a)、圖7(b)、圖8中，層疊定子鐵心6使得圖7(a)所示的定子截面A和圖7(b)所示的定子截面B如圖8所示相對于定子的軸向，在定子2的外周部設置臺階差。也就是說，定子鐵心6的結構是，與轉子截面A在徑向上位于同一截面上的定子鐵心A的外徑，比與轉子截面B在徑向上位于同一截面上的定子鐵心B的外徑更大，例如當通過熱裝或壓入而固定在機架等上時，機架和定子2的抵接部的抵接面積在定子鐵心6的軸向位置上不同。即，當使圖4所示的轉子的旋轉方向相對于旋轉軸為逆時針旋轉時，定子截面A的層疊厚度在轉子截面A的層疊厚度的同等以上，定子截面B的層疊厚度在轉子截面B的層疊厚度的同等以下，且以LB≤LA的關系來配置，與徑向電磁助振力變大的轉子截面在徑向上位于同一截面上的定子鐵心6的外徑不與機架抵接。
在此，圖7(a)所示的定子截面A的外徑ФD1和圖7(b)所示的定子截面B的外徑ФD2之間的關系為ФD1＞ФD2，定子截面A的外徑ФD1成為定子鐵心的最外周部，并成為與機架抵接的部位。
由此，能夠降低機內(nèi)磁通的高次諧波分量，能夠降低脈動轉矩，也能夠抑制從徑向電磁助振力變大的轉子截面?zhèn)鬟f到壓縮機上的振動。
在圖12中，在圓筒狀的壓縮容器69內(nèi)，將固定渦盤部件60的端板61上直立的渦旋狀卷邊(wrap)62與在旋轉渦盤部件63的端板64上直立的渦旋狀卷邊65咬合而形成，利用永磁鐵式旋轉電機1，通過曲柄軸72使旋轉渦盤部件63旋轉運動，從而進行壓縮動作。
由固定渦盤部件60以及旋轉渦盤部件63形成的壓縮室66(66a、66b、…)中的、位于最靠外徑側的壓縮室隨著旋轉運動而朝向兩渦旋部件63、60的中心移動，容積逐漸縮小。如果壓縮室66a、66b到達兩渦旋部件60、63的中心附近，則兩壓縮室66內(nèi)的壓縮氣體從與壓縮室66連通的噴出口67噴出。
被噴出的壓縮氣體通過設置在固定渦盤部件60以及機架68上的氣體通路(未圖示)到達機架68下部的壓縮容器69內(nèi)，并從設置在壓縮容器69的側壁上的噴出導管70排出到電動壓縮機外。
此外，驅動電動壓縮機的永磁鐵式旋轉電機1由另置的逆變器(未圖示)控制，以適于壓縮動作的旋轉速度旋轉。
在此，永磁鐵式旋轉電機1包括定子2和轉子3，設置在轉子3上的曲柄軸72的上側為曲柄軸。在曲柄軸72的內(nèi)部形成油孔74，通過曲柄軸72的旋轉，將位于壓縮容器69下部的油積存部73的潤滑油通過油孔74供給向滑動軸承75。將具有各種轉子形狀、定子形狀的永磁鐵式旋轉電機裝入上述結構的壓縮機中，并進行噪音的聽感試驗。其測試結果如表1所示。
表1 各種旋轉電機構造中壓縮機的聽感試驗結果(實測結果) 從表1可知，作為刺耳的噪音的頻帶，大致分為低頻、中頻、高頻三類，尤其中頻帶的分量表現(xiàn)更顯著。對這些噪音的頻帶和各種旋轉電機構造之間的關系進行分析，在專利文獻1的結構(圖2(a)所示的轉子截面A和圖2(b)所示的轉子截面B的層疊厚度比率以50比50相等，且圖12所示的機架68和定子2的抵接部在軸向上不變化)的情況下，對低頻和高頻的噪音分量具有降低效果，但在中頻聽感上有一些變化，但還不能充分降低。
另一方面，在本發(fā)明的構造(將圖2(a)所示的轉子截面A和圖7(a)所示的定子截面A組合，將圖2(b)所示的轉子截面B和圖7(b)所示的定子截面B組合，且改變層疊厚度比率的構造)的情況下，可知不僅低頻和高頻的噪音分量與專利文獻1的結構中的基本相等，而且還大幅度地降低了中頻的噪音分量。
另外，在與本發(fā)明的實施例1相反構成的結構(將圖2(a)所示的轉子截面A配置在圖7(b)所示的定子截面B的部分，將圖2(b)所示的轉子截面B配置在圖7(a)所示的定子截面A的部分并進行組合，而且改變層疊厚度比率的結構)的情況下，雖然低頻和高頻的噪音分量與專利文獻1或本發(fā)明的實施例1的結構中的沒有太大差別，但是在中頻，相對于專利文獻1的結構在聽感上存在一些變化，但與本發(fā)明的結構相比，還不能充分地降低。
因此，對噪音的產(chǎn)生要因進行分析，可知除了脈動轉矩產(chǎn)生的分量之外，還存在由徑向電磁助振力產(chǎn)生的分量。
在此，在專利文獻1的結構中觀測到作為機內(nèi)磁通的高次諧波分量，5次、7次這樣的低次的高次諧波分量以及25次或27次分量這樣的較高次的高次諧波分量大大減少。但是，作為機內(nèi)磁通的高次諧波分量，11次分量或13、15、17次分量這樣的較中頻的高次諧波分量基本沒有減少。
另外，在本發(fā)明的實施例1的結構的情況下，與專利文獻1類似的結構同樣，雖然機內(nèi)磁通的低頻和高頻的高次諧波分量減少，但較中頻的高次諧波分量雖然比與專利文獻1類似的結構小，但也不能充分地減少。
并且，在與本發(fā)明的實施例1相反構成的結構中，與專利文獻1以及本發(fā)明的結構同樣，雖然機內(nèi)磁通的低頻和高頻的高次諧波分量減少，但較中頻的高次諧波分量雖然比與專利文獻1類似的結構小，但沒有與本發(fā)明的結構同樣充分減少。
但是，作為壓縮機的噪音，與專利文獻1以及與本發(fā)明的實施例1相反構成的結構相比，本發(fā)明的實施例1的結構大幅地降低較中間帶域的頻帶，壓縮機的噪音變得非常小。即，這認為是因為通過減小與徑向電磁助振力大的轉子截面在徑向上位于同一截面上的定子鐵心的外徑，且不與壓縮機的機架抵接，從而壓縮機的機架難以振動，在本發(fā)明的結構中噪音變得非常小。
因此，通過各種實際測試可以確認如圖5(a)、圖5(b)、圖6所示只要降低脈動轉矩，就能夠降低機內(nèi)磁通的高次諧波分量，能夠改善聽感；另外，通過形成圖7、圖8所示的定子結構，能夠抑制從較中頻的徑向電磁助振力變大的轉子截面?zhèn)鬟f到壓縮機的機架上的振動，能夠大幅改善聽感。
由上所述，如果將上述永磁鐵式旋轉電機用于空調(diào)等的各種壓縮機中，則能夠提供低振動、低噪音的壓縮機。
(實施例2) 以下，對本發(fā)明的其他實施例進行說明。
圖9表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式2的定子鐵心形狀，對于與圖7相同的部件付與相同符號。在圖中，與圖7不同的部分在于，在定子截面B的外周外側形成由80a和80b組成的兩個突起80，突起80的外周面是與定子截面A的最外周相同的直徑(ФD1)。由此，當由定子截面A和定子截面B形成定子2時，由于各自的最外周的直徑相同，所以能夠將定子鐵心外周作為基準位置且以不產(chǎn)生錯位的方式進行重疊層疊。在此，雖然在各槽7的外周上設有兩個突起80，但也可以設置一個，也能夠設置任意的個數(shù)。另外，雖然在各槽7的外周上配置突起80，但由于只要設置在相對的槽7的外周上就能確保其與定子截面A的最外周的直徑相同，因此只要至少配置在兩個部位即可，配置位置可適當選擇。因此這樣的配置也能夠得到與圖7相同的效果。
(實施例3) 圖10是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式3的轉子鐵心形狀的圖，對于與圖4相同的部件付與相同符號。在圖中，與圖4不同的部分在于，轉子截面A的層疊厚度比率被配置成50％＜LA＜85％的關系，并且改變了轉子截面A和轉子截面B的在軸向上層疊的構成數(shù)，而構成為W字狀。通過這種結構，也能夠抑制軸向的推力。另外，由于在轉子截面A-B間的軸向上的磁耦合變大，因此能夠減小外觀上的傾斜間距，采用相同的轉子截面形狀就能夠任意地調(diào)整傾斜間距。并且，在這種配置的轉子結構中，優(yōu)選減小與徑向電磁助振力大的轉子截面在徑向上位于同一截面上的定子鐵心外徑，適當選擇不同的定子截面來構成定子2(未圖示)。因此，在這種配置中，也能夠得到與圖2相同的效果。
(實施例4) 圖11是表示本發(fā)明的永磁鐵式旋轉電機的實施方式4的轉子鐵心形狀的剖面圖，對于與圖2相同的部件付與相同符號。在圖中，與圖2不同的部分在于，每一極有兩個永磁鐵14，并且相對于旋轉軸孔15形成凸的V字配置。并且，在這樣配置的轉子結構中，優(yōu)選減小與徑向電磁助振力大的轉子截面在徑向上位于同一截面上的定子鐵心外徑，適當選擇不同的定子截面來構成定子2(未圖示)。因此，在這種配置中，也能夠得到與圖2相同的效果。
(產(chǎn)業(yè)實用性) 本發(fā)明能夠適用于轉子中具備勵磁用的永磁鐵的永磁鐵式旋轉電機。
另外，也能夠適用于空調(diào)、冰箱、冷凍庫或陳列柜等的壓縮機中采用的永磁鐵式旋轉電機。
權利要求
1.一種永磁鐵式旋轉電機，其具有定子，其在定子鐵心上形成的多個槽內(nèi)以包圍齒的方式纏繞有集中纏繞的電樞繞組；轉子，其在轉子鐵心中的多個永磁鐵插入孔中配置有永磁鐵；旋轉軸，其與所述定子的內(nèi)周隔著間隙，所述永磁鐵式旋轉電機的特征在于，
所述定子鐵心的外周部抵接在機架上而被固定，當將所述永磁鐵的磁通軸作為d軸，將與該d軸相隔90度電角的軸作為q軸時，
所述轉子構成為設置在該轉子鐵心中的所述永磁鐵插入孔位于軸向位置，在該磁極的鐵心外周面設置多個間隙，形成所述q軸側的間隙長度比所述d軸側的間隙長度長的磁極鐵心，
使第一磁極鐵心的第一層疊部與第二磁極鐵心的第二層疊部在所述旋轉軸的軸向上重合，構成所述轉子鐵心，其中所述第一磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心逆旋轉側變大，所述第二磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心旋轉方向側變大，
與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積，比與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積大，
所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同，
所述第一層疊部和所述第二層疊部在軸向上的層疊厚度比率不同。
2.一種永磁鐵式旋轉電機，其具有定子，其在定子鐵心上形成的多個槽內(nèi)以包圍齒的方式纏繞有集中纏繞的電樞繞組；轉子，其在轉子鐵心中的多個永磁鐵插入孔中配置有永磁鐵；旋轉軸，其與所述定子的內(nèi)周隔著間隙，所述永磁鐵式旋轉電機的特征在于，
所述定子鐵心的外周部抵接在機架上而被固定，當將所述永磁鐵的磁通軸作為d軸，將與該d軸相隔90度電角的軸作為q軸時，
所述轉子構成為設置在該轉子鐵心中的所述永磁鐵插入孔位于軸向位置，在該磁極的鐵心外周面設置多個間隙，形成所述q軸側的間隙長度比所述d軸側的間隙長度長的磁極鐵心，
使第一磁極鐵心的第一層疊部與第二磁極鐵心的第二層疊部在所述旋轉軸的軸向上重合，構成所述轉子鐵心，其中所述第一磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心逆旋轉側變大，所述第二磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心旋轉方向側變大，
與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積，比與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積大，
所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同，
所述第一層疊部的層疊厚度比率大于所述第二層疊部的層疊厚度比率。
3.一種永磁鐵式旋轉電機，其具有定子，其在定子鐵心上形成的多個槽內(nèi)以包圍齒的方式纏繞有集中纏繞的電樞繞組；轉子，其在轉子鐵心中的多個永磁鐵插入孔中配置有永磁鐵；旋轉軸，其與所述定子的內(nèi)周隔著間隙，所述永磁鐵式旋轉電機的特征在于，
所述定子鐵心的外周部抵接在機架上而被固定，當將所述永磁鐵的磁通軸作為d軸，將與該d軸相隔90度電角的軸作為q軸時，
所述轉子構成為設置在該轉子鐵心中的所述永磁鐵插入孔位于軸向位置，在該磁極的鐵心部形成多個磁極狹縫，在該磁極的鐵心外周面設置多個間隙，形成所述q軸側的間隙長度比所述d軸側的間隙長度長的磁極鐵心，
使第一磁極鐵心的第一層疊部與第二磁極鐵心的第二層疊部在所述旋轉軸的軸向上重合，構成所述轉子鐵心，其中所述第一磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心逆旋轉側變大，所述第二磁極鐵心的由該多個間隙面構成的等價間隙長度被配置成相對于所述d軸中心旋轉方向側變大，
與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積，比與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的所述定子鐵心外周與所述機架抵接的面積大，
所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同，
所述第一層疊部的層疊厚度比率大于所述第二層疊部的層疊厚度比率。
4.如權利要求1所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
所述定子鐵心的外周部的一部分通過熱裝或壓入的方法抵接在所述機架上并被固定，
與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心外周的一部分與所述機架抵接的面積，大于與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心外周與所述機架抵接的面積，
所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同。
5.如權利要求4所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
所述定子鐵心的外周部的一部分通過熱裝或壓入的方法抵接在所述機架上并被固定，
與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心的外徑大于與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心的外徑，
所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同。
6.如權利要求5所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
所述定子鐵心的外周部的一部分通過熱裝或壓入的方法抵接在所述機架上并被固定，
與所述第一磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心的外徑的一部分大于與所述第二磁極鐵心在徑向上位于同一截面上的該定子鐵心的外徑，
所述機架和所述定子的抵接部的抵接面積在所述定子鐵心的軸向位置上不同。
7.如權利要求6所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
所述第一磁極鐵心或所述第二磁極鐵心的任一方在軸向上分為N個塊，另一方在軸向上分為(N-1)個塊，
所述第一層疊部的分割塊和所述第二層疊部的分割塊相對于所述轉子鐵心的軸向交替配置。
8.如權利要求7所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
分為N個的所述第一層疊部或所述第二層疊部的任一方在軸向上以N＝2分割，在該軸向上被(N-1)分割的層疊組在軸向上以(N-1)＝1分割。
9.如權利要求7所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
所述N為N＝3。
10.如權利要求9所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
當所述第一層疊部的軸向的層疊厚度比率為L1，所述第二層疊部的軸向的層疊厚度比率為L2，所述轉子的旋轉方向相對于旋轉軸為逆時針旋轉時，構成為以下關系L2＜L1，50％＜L1＜85％。
11.如權利要求10所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
所述永磁鐵插入孔間配置成大致V字狀。
12.如權利要求11所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
使形成在所述永磁鐵插入孔上部的該磁極狹縫傾斜。
13.如權利要求12所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
使形成在所述永磁鐵插入孔上部的該磁極狹縫傾斜，并且各個該磁極狹縫的側面的延長線在磁極中心線上附近相交。
14.如權利要求13所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
使形成在所述永磁鐵插入孔上部的該磁極狹縫相對于磁極中心線對稱設置。
15.如權利要求14所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
使所述間隙長度小的該磁極鐵心的開度處于以電角計算大致90度～大致120度的范圍內(nèi)。
16.如權利要求15所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
所述轉子的極數(shù)和所述定子的槽數(shù)之比為2∶3。
17.如權利要求16所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
埋設在所述轉子鐵心中的永磁鐵的形狀相對于所述轉子的軸為一字狀或相對于該轉子的軸為凸的V字形狀。
18.如權利要求17所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
在所述轉子鐵心的外周面做出切割形狀來形成磁極面，并且該切割形狀是將大致直線狀切割和大致圓弧狀切割組合而成的。
19.如權利要求18所述的永磁鐵式旋轉電機，其特征在于，
在所述轉子鐵心的外周面做出切割形狀來形成磁極面，并且該切割形狀是具有組合多個大致V字形狀而成的凹部與一個大致圓弧狀凹部的形狀。
20.一種壓縮機，搭載有權利要求19所述的永磁鐵式旋轉電機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低振動、低噪音的永磁鐵式旋轉電機以及使用該電機的壓縮機。在本發(fā)明中，為了提供一種低振動、低噪音的永磁鐵式旋轉電機以及使用該電機的壓縮機，考慮電樞反作用而充分減少機內(nèi)磁通的高次諧波分量，而且構成了機內(nèi)的徑向電磁助振力難以傳遞到壓縮機的機架上的定子鐵心形狀。根據(jù)本發(fā)明，能夠減少機內(nèi)磁通量的高次諧波分量，能夠減少脈動扭矩，也能夠抑制從較中間帶域的徑向電磁助振力變大的轉子截面?zhèn)鬟f到壓縮機機架上的振動，從而能夠提供一種大幅度改善了中頻帶聽感的永磁鐵式旋轉電機以及壓縮機。
文檔編號H02K21/14GK101728914SQ200910163419
公開日2010年6月9日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權日2008年10月31日
發(fā)明者高畑良一, 菊地聰, 涌井真一, 野間啟二, 妹尾正治 申請人:株式會社日立制作所