專利名稱：永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子、壓縮機及制冷空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，尤其涉及配置在永久磁鐵插入孔的外周鐵芯部的縫隙形狀。此外，還涉及將該轉(zhuǎn)子應(yīng)用于永久磁鐵嵌入型電動機的壓縮機及搭載有該壓縮機的制冷空調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
以往，提案有以下所示結(jié)構(gòu)的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子。即該永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子具備層疊有多片電磁鋼板而形成的轉(zhuǎn)子鐵芯；形成于該轉(zhuǎn)子鐵芯軸方向上，形成在與以軸心為中心的大致正多邊形各邊對應(yīng)的部位上的永久磁鐵插入孔；插入于該永久磁鐵插入孔中的永久磁鐵；形成于永久磁鐵插入孔外周鐵芯部，沿永久磁鐵插入孔分離配置的多個縫隙；設(shè)于該縫隙的徑向外側(cè)端和轉(zhuǎn)子鐵芯的外周之間，徑向的寬度從磁極中心向極間部逐漸擴大的外側(cè)薄部。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，極間部的磁通密度波形的諧波分量被消弱，而能夠消弱感應(yīng)電壓的諧波、定位轉(zhuǎn)矩(cogging torque )(例如參照專利文獻I)。專利文獻專利文獻1:日本專利特開2008-167583號公報

發(fā)明內(nèi)容
上述專利文獻I記載的以往的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子的縫隙形狀，使縫隙與轉(zhuǎn)子外周部之間的薄部的寬度隨著接近極間部而逐漸擴大，從而消弱了感應(yīng)電壓的諧波。然而，還需要更進一步地消弱感應(yīng)電壓的諧波，以改善轉(zhuǎn)矩脈動、噪音。本發(fā)明為解決上述問題而完成，目的在于提供一種能夠消弱由配置在永久磁鐵插入孔外周鐵芯部的縫隙所引起的磁飽和，且能夠消弱轉(zhuǎn)矩脈動的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子。此外，還提供一種將該轉(zhuǎn)子用于永久磁鐵嵌入型電動機的壓縮機。進而還涉及一種搭載該壓縮機的制冷空調(diào)裝置。本發(fā)明涉及的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子鐵芯，將被沖壓成規(guī)定形狀的電磁鋼板按規(guī)定片數(shù)層疊而形成；多個永久磁鐵插入孔，沿轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部形成；永久磁鐵端部空隙，設(shè)置于永久磁鐵插入孔的兩端部；永久磁鐵，插入于永久磁鐵插入孔中；以及多個縫隙，形成在永久磁鐵插入孔外側(cè)的鐵芯部；其中各縫隙與轉(zhuǎn)子鐵芯外周之間的縫隙薄部的徑向的寬度，從極間側(cè)向磁極中心逐漸擴大且呈以磁極中心為峰頂?shù)恼也ㄐ巫兓?。由于本發(fā)明涉及的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)為，各縫隙與轉(zhuǎn)子鐵芯外周之間的縫隙薄部的徑向的寬度，從極間側(cè)向磁極中心逐漸擴大且呈以磁極中心為峰頂?shù)恼也ㄐ巫兓?，因此能夠消弱轉(zhuǎn)矩脈動。


圖1是用于進行比較而表示設(shè)置有普通縫隙307的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子300的橫剖面圖。圖2是轉(zhuǎn)子鐵芯301的橫剖面圖。圖3是圖2的X部分放大圖。圖4是表不實施方式I的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子100的橫剖面圖。圖5是表不實施方式I的轉(zhuǎn)子鐵芯101的橫剖面圖。圖6是圖4的Y部分放大圖。圖7是圖5的Z部分放大圖。圖8是表示實施方式I的圖，用于定義極間中心線與縫隙107的轉(zhuǎn)子外周側(cè)的端部所形成的角度。圖9是表示實施方式I的圖，用于定義縫隙薄部108的徑向的寬度。

圖10是表示實施方式I的圖，用于表示縫隙薄部的徑向?qū)挾扰c距極間中心線的角度的關(guān)系。圖11是表示實施方式I的變形例的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子200的橫剖面圖。圖12是表示實施方式I的變形例的轉(zhuǎn)子鐵芯201的橫剖面圖。圖13是圖11的V部分放大圖。圖14是圖12的W部分放大圖。圖15是表示實施方式I的圖，用于定義極間中心線與縫隙207的轉(zhuǎn)子外周側(cè)的端部所形成的角度。圖16是表示實施方式I的圖，用于定義縫隙薄部208的徑向的寬度。圖17是表示實施方式I的圖，用于表示于變形例的轉(zhuǎn)子200中，縫隙薄部208在徑向的寬度均等時、以及存在于永久磁鐵203徑向上的六個縫隙207 (第I縫隙207a、第2縫隙207b、第3縫隙207c)為滿足式(7)、式(8)的形狀時的轉(zhuǎn)矩波形。圖18是表示實施方式I的圖，用于定義縫隙X的角為方角的情況下的縫隙X的端部(轉(zhuǎn)子外周側(cè))。圖19是表示實施方式I的圖，用于定義縫隙y的角為圓角的情況下的縫隙I的端部(轉(zhuǎn)子外周側(cè))。圖20是表示實施方式I的圖，用于定義縫隙z的一邊為圓弧狀的情況下的縫隙z的端部(轉(zhuǎn)子外周側(cè))。圖21是表示實施方式I的無刷DC電動機20的驅(qū)動電路I的電路圖。圖22是表示實施方式I的搭載了無刷DC電動機20的渦旋壓縮機400的縱剖面圖。圖23是表示實施方式I的搭載了渦旋壓縮機400的水用熱交換裝置500的立體圖。圖24是表示實施方式I的水用熱交換裝置500的制冷劑回路圖。符號的說明I驅(qū)動電路
2商用交流電源3整流電路4逆變主電路4a主要元件驅(qū)動電路6a 6f IGBT7a 7f SiC-SBD8a分壓電阻8b分壓電阻10轉(zhuǎn)子位置檢測部11輸出電壓運算部12PWM信號生成部20無刷DC電動機20a定子100轉(zhuǎn)子101轉(zhuǎn)子鐵芯IOla外周鐵芯部102永久磁鐵插入孔102a磁鐵插入部102b永久磁鐵端部空隙103永久磁鐵104旋轉(zhuǎn)軸105軸孔107縫隙107a第 I 縫隙107b第 2 縫隙107c第 3 縫隙108縫隙薄部108a縫隙薄部108b縫隙薄部108c縫隙薄部200轉(zhuǎn)子201轉(zhuǎn)子鐵芯201a外周鐵芯部202永久磁鐵插入孔202a磁鐵插入部202b永久磁鐵端部空隙203永久磁鐵204旋轉(zhuǎn)軸 205軸孔
207縫隙207a第 I 縫隙207b第 2 縫隙107c第 3 縫隙207d第 4 縫隙207e第 5 縫隙208縫隙薄部208a縫隙薄部208b縫隙薄部208c縫隙薄部208d縫隙薄部208e縫隙薄部300轉(zhuǎn)子301轉(zhuǎn)子鐵芯302永久磁鐵插入孔

302a磁鐵插入部302b永久磁鐵端部空隙303永久磁鐵304旋轉(zhuǎn)軸305軸孔307縫隙307a縫隙薄部400渦旋壓縮機401定渦旋盤402動渦旋盤403柔性框架404主軸406副框架409歐丹環(huán)410壓縮機構(gòu)部415導(dǎo)承框架430密封容器430a吸入管430b噴出管430f玻璃端子430g油槽440制冷機油500水用熱交換裝置501a前格柵
502送風(fēng)機室503風(fēng)扇504機械室505a吸入消音器506空氣-制冷劑熱交換器507隔板508儲液器509平板式熱交換器509a水配管連接口510四通閥520電子部件箱515a電子膨脹閥515b電子膨脹閥
具體實施例方式實施方式1圖1至圖3是為了進行比較而表示的圖，圖1是設(shè)置有普通縫隙307的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子300的橫剖面圖，圖2是轉(zhuǎn)子鐵芯301的橫剖面圖，圖3是圖2的X部分放大圖。首先，對普通的永久磁鐵嵌入型電動機(無刷DC電動機)進行說明。圖1所示的設(shè)置有普通的縫隙307的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子300，至少具備轉(zhuǎn)子鐵芯301、永久磁鐵303、及旋轉(zhuǎn)軸304。另外，將永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子300等，也簡稱為轉(zhuǎn)子300或轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子鐵芯301整體的橫剖面形狀大致為圓形，是將薄板的電磁鋼板(例如0.1 1.0mm左右板厚的無方向性電磁鋼板(以不偏向鋼板的特定方向顯示磁性特性的方式，使各結(jié)晶的結(jié)晶軸方向盡可能地隨機配置))以模具沖壓成規(guī)定形狀，按規(guī)定的片數(shù)(多片)層疊而形成的。轉(zhuǎn)子 鐵芯301上，形成有在圓周方向上間隔大致相等的多個(六個)橫剖面為長方形的永久磁鐵插入孔302 (參照圖2)。此外，轉(zhuǎn)子鐵芯301的大致中心部形成有嵌合旋轉(zhuǎn)軸304的軸孔305。通過在永久磁鐵插入孔302的磁鐵插入部302a (參照圖3)的內(nèi)部，以N極和S極交替的方式插入被磁化的六片平板形狀的永久磁鐵303，形成六極的轉(zhuǎn)子300。作為永久磁鐵303，例如可以使用以釹、鐵、硼為主要成分的稀土類等。如圖3所示，永久磁鐵插入孔302在大致中央的磁鐵插入部302a的兩側(cè)，形成有連接(連通)于磁鐵插入部302a的永久磁鐵端部空隙302b。永久磁鐵端部空隙302b用于抑制在極間(永久磁鐵303所形成的磁極之間、永久磁鐵插入孔302之間)產(chǎn)生的永久磁鐵303的漏磁通。并且，如圖3所示，永久磁鐵插入孔302的外周鐵芯部上，在圓周方向上以規(guī)定間隔形成有多個縫隙307。如圖3所示，在轉(zhuǎn)子鐵芯301中，一個磁極有六個縫隙307，相對于磁極中心對稱地分別形成三個。如圖3所示，轉(zhuǎn)子鐵芯301的外周部與縫隙307之間的縫隙薄部307a (為較薄鐵芯部)的徑向的尺寸t，在一個磁極的六個縫隙307中是相同(均等)的。通過設(shè)置縫隙307，限制來自永久磁鐵303的磁通，從而能夠減小轉(zhuǎn)矩脈動(轉(zhuǎn)矩的脈動)。這是由于縫隙307的存在，感應(yīng)電壓的諧波分量的消弱、以及定位轉(zhuǎn)矩的消弱所產(chǎn)生的效果。然而，使用圖1的轉(zhuǎn)子300的永久磁鐵嵌入型電動機，雖能夠根據(jù)縫隙307的效果消弱轉(zhuǎn)矩脈動，但為進一步實現(xiàn)低噪音化，還需要進一步消弱轉(zhuǎn)矩脈動。在圖1所示的轉(zhuǎn)子300中，作為轉(zhuǎn)矩脈動惡化的一項因素，是縫隙薄部307a的磁飽和?？p隙307使從永久磁鐵303產(chǎn)生的磁通接近正弦波，有助于感應(yīng)電壓的諧波分量的消弱、以及定位轉(zhuǎn)矩的消弱。為了使縫隙307限制來自永久磁鐵303的磁通，縫隙薄部307a的徑向的尺寸t優(yōu)選盡可能小。然而，將轉(zhuǎn)子鐵芯301以沖床進行沖壓的情況下能夠加工的最小尺寸，一般為電磁鋼板的板厚左右、即設(shè)定成O.1 1. Omm左右。另一方面，縫隙薄部307a的徑向的尺寸t，需要為能夠承受離心力的尺寸。進而，受模具形狀的制約，因此縫隙薄部307a的徑向的尺寸t，還需要為規(guī)定的尺寸以上。進而，為了限制來自永久磁鐵303的磁通，縫隙薄部307a的徑向的尺寸t多為盡可能薄且均等。在圖3中，縫隙薄部307a的徑向的尺寸t，在各縫隙薄部307a (六處)中也是均等的。但是，使縫隙薄部307a的徑向的尺寸t變薄，且在各縫隙薄部307a中為均等的結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致縫隙薄部307a磁飽和、導(dǎo)磁率下降。由于該影響，而造成轉(zhuǎn)矩脈動惡化，噪音增加。在本實施方式中的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，通過將一個磁極的多個縫隙分別與轉(zhuǎn)子鐵芯外周部之間的縫隙薄部的徑向的尺寸，相對于磁極中心與縫隙所形成的角度，使縫隙薄部的徑向的尺寸為正弦波形，以消弱轉(zhuǎn)矩脈動。圖4至圖9是表示實施方式I的圖，圖4是永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子100的橫剖面圖，圖5是轉(zhuǎn)子鐵芯101的橫剖面圖，圖6是圖4的Y部分放大圖，圖7是圖5的Z部分放大圖，圖8是用于定義極間中心線與縫隙107的轉(zhuǎn)子外周側(cè)的端部所形成的角度的圖，圖9是用于定義縫隙薄部108的徑向的寬度的圖。參照圖4至圖9，說明永久磁鐵嵌入型電動機(無刷DC電動機)的轉(zhuǎn)子100的結(jié)構(gòu)。另外，將永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子100，簡稱為轉(zhuǎn)子100。此外，將轉(zhuǎn)子100也稱為旋轉(zhuǎn)器。圖4所示的轉(zhuǎn)子100，至少具備轉(zhuǎn)子鐵芯101、永久磁鐵103、及旋轉(zhuǎn)軸104。轉(zhuǎn)子鐵芯101整體的橫剖面形狀大致為圓形，是將薄板的電磁鋼板(例如O.1 1. Omm左右板厚的無方向性電磁鋼板(以不偏向鋼板的特定方向顯示磁性特性的方式，使各結(jié)晶的結(jié)晶軸方向盡可能地隨機配置))以模具沖壓成規(guī)定形狀，按規(guī)定的片數(shù)(多片)層疊而形成的。轉(zhuǎn)子鐵芯101上，以在圓周方向上形成為大致六邊形的方式，設(shè)有橫剖面為長方形的六個永久磁鐵插入孔102 (參照圖5)。通過在永久磁鐵插入孔102的磁鐵插入部102a (參照圖7)的內(nèi)部，以N極和S極交替的方式插入被磁化的六片平板形狀的永久磁鐵103，形成六極的轉(zhuǎn)子100。此外，轉(zhuǎn)子鐵芯101的大致中心部形成有嵌合旋轉(zhuǎn)軸104的軸孔105 (參照圖5)。作為永久磁鐵103，例如可以使用以釹、鐵、硼為主要成分的稀土類等。如圖7所示，永久磁鐵插入孔102在大致中央的磁鐵插入部102a的兩側(cè)，形成有連接(連通)于磁鐵插入部102a的永久磁鐵端部空隙102b。永久磁鐵端部空隙102b用于抑制在極間(永久磁鐵103所形成的磁極之間、永久磁鐵插入孔102之間)產(chǎn)生的永久磁鐵103的漏磁通。并且，如圖6、圖7所示，永久磁鐵插入孔102的外周鐵芯部IOla上，形成有多個縫隙107 (第I縫隙107a、第2縫隙107b、第3縫隙107c被配置為相對于磁極中心線左右對稱)。第3縫隙107c最接近于磁極中心線，接著以第2縫隙107b、第I縫隙107a的順序朝向極間(極間中心線)而形成。另外，將縫隙107等也簡稱為縫隙。關(guān)于多個縫隙107，定義如下，SP:(I)第I縫隙107a:位于永久磁鐵103的端部側(cè)(永久磁鐵端部空隙102b側(cè)、極間側(cè))，且存在于永久磁鐵103的端部的端面103a的徑向上。不過，也可處于第I縫隙107a不接觸于端面103a的位置；(2)第2縫隙107b:位于磁極中心側(cè)鄰接于第I縫隙107a ；(3)第3縫隙107c:位于磁極中心側(cè)鄰接于第2縫隙107b。在一個磁極中，第I縫隙107a、第2縫隙107b、第3縫隙107c被配置為左右對稱。此外，如圖6、圖7所示，轉(zhuǎn)子鐵芯101的外周與縫隙107之間，設(shè)有作為鐵芯部的縫隙薄部108。(I)轉(zhuǎn)子鐵芯101的外周與第I縫隙107a之間設(shè)有縫隙薄部108a ；(2)轉(zhuǎn)子鐵芯101的外周與第2縫隙107b之間設(shè)有縫隙薄部108b ；(3)轉(zhuǎn)子鐵芯101的外周與第3縫隙107c之間設(shè)有縫隙薄部108c。如圖8所示，極間中心線與縫隙107的轉(zhuǎn)子外周側(cè)的端部所形成的角度定義如下。(I)連接第I縫隙107a的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且極間側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ I ；(2)連接第I縫隙107a的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且磁極中心側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ2;(3)連接第2縫隙107b的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且極間側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ3;(4)連接第2縫隙107b的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且磁極中心側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ4;(5)連接第3縫隙107c的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且極間側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ5;(6)連接第3縫隙107c的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且磁極中心側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ6。此外，如圖9所示，縫隙薄部108的徑向的寬度(尺寸)定義如下。
(I)縫隙薄部108a在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為tal ；(2)縫隙薄部108a在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的磁極中心側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為 ta2 ；(3)縫隙薄部108b在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為tbl ；(4)縫隙薄部108b在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的磁極中心側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為 tb2 ；(5)縫隙薄部108c在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為tcl ；(6)縫隙薄部108c在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的磁極中心側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為 tc2。tal與ta2的關(guān)系為tal < ta2，縫隙薄部108a的寬度，從極間側(cè)向磁極中心逐漸
變大。 此外，tbl與tb2的關(guān)系為tbl < tb2，縫隙薄部108b的寬度，從極間側(cè)向磁極中心逐漸變大。進而，tcl與tc2的關(guān)系為tcl < tc2，縫隙薄部108b的寬度，也從極間側(cè)向磁極中心逐漸變大。多個縫隙107 (第I縫隙107a、第2縫隙107b、第3縫隙107c)的圓周方向的寬度，定義如下。(I)第I縫隙107a的圓周方向的寬度為wa ；(2)第2縫隙107b的圓周方向的寬度為wb ；(3)第3縫隙107c的圓周方向的寬度為wc。在本實施方式中，基本而言,設(shè)wa = wb = wc (1.0 1.5mm左右)。但是,也包含wa > wb = wc的方式。通過設(shè)wa > wb = wc,而位于永久磁鐵103的端部的第I縫隙107a的寬度wa,大于wb和wc,因此具有抑制在永久磁鐵103端部的漏磁通的作用。通過使tal、ta2、tbl、tb2、tcl、tc2與Θ1 Θ 6成為如下所示的關(guān)系，能夠消弱轉(zhuǎn)矩脈動。tal = Ksin ( Θ I XP/2)…式(I)ta2 = Ksin( θ 2XP/2)…式(2)tbl = Ksin( θ 3XP/2)…式(3)tb2 = Ksin( θ 4XP/2)…式(4)tcl = Ksin( θ 5XP/2)…式(5)tc2 = Ksin( θ 6XP/2)…式(6)其中，K:常數(shù)，P:極數(shù)(在這里，P = 6 (圖4))。以下對其原理進行說明。圖10是表示實施方式I的圖，表示縫隙薄部的徑向?qū)挾扰c距極間中心線的角度的關(guān)系。在圖10中，描畫有通過式(I) (6)求出的ta、tb、tc。進而，以連接這些點的線表示各縫隙薄部108a 108c在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處與在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的磁極中心側(cè)端部處之間的縫隙薄部徑向的寬度。
若以滿足式(I) 式(6)的方式設(shè)定縫隙薄部108a 108c的徑向的寬度，則能夠使縫隙薄部108a 108c的徑向的寬度，從一邊的極間向磁極中心沿正弦波形逐漸變大，而且從磁極中心向另一邊的極間沿正弦波形逐漸變小。例如設(shè)K = 2.55，Θ I = 9[。], Θ 2 = 12[° ], Θ 3 = 15[° ], Θ 4 = 18[° ]，Θ 5 = 21 [° ], Θ 6 = 24deg時,根據(jù)式(I) 式(6)得到的各縫隙薄部108a 108c的徑向的尺寸為，tal =1.158mmta2 =1.500mmtbl =1.803mmtb2 = 2.063mmtcl = 2.272mmtc2 = 2.425mm。在上述例子中，縫隙薄部108a在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)tal(=1.158mm)最小,且如上所述,使該寬度大于電磁鋼板的板厚(例如0.1 1.0mm左右)，而能夠?qū)D(zhuǎn)子鐵芯101以沖床進行沖壓加工。

如圖10 所示,縫隙薄部 108a、108b、108c 的徑向?qū)挾?tal、ta2、tbl、tb2、tcl、tc2及它們之間的徑向?qū)挾任挥谡也ǖ那€上。在上述例子中，表示了縫隙薄部108a、108b、108c的徑向?qū)挾?分別如tal ta2、tbl tb2、tcl tc2那樣呈正弦波形變化，是不均等的，不過各個徑向?qū)挾纫嗫梢允蔷鹊摹５?，在該情況下，均等的各個徑向?qū)挾?，必需在tal ta2、tbl tb2、tcl tc2之間。使縫隙薄部變薄，且為均等的結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致縫隙薄部磁飽和、導(dǎo)磁率下降。于是，轉(zhuǎn)矩脈動惡化，噪音增加。因此，使縫隙薄部變厚，來緩和縫隙薄部的磁飽和影響，能夠消弱轉(zhuǎn)矩脈動。然而，即便使各縫隙薄部變厚，限制來自永久磁鐵的磁通的效果也將變小，而無法顯示出有效的效果。將縫隙薄部108a、108b、108c的徑向的寬度，設(shè)為通過式(I) 式(6)得出的tal ta2、tbl tb2、tcl tc2,而接近磁極中心的縫隙薄部的徑向的寬度較大,而且寬度為相對于距極間的角度，呈正弦波形。為消弱轉(zhuǎn)矩脈動，消弱感應(yīng)電壓的諧波是較為有效的方法。為此，優(yōu)選轉(zhuǎn)子100產(chǎn)生的磁通為正弦波形。然而縫隙薄部為均等的結(jié)構(gòu)，則由于縫隙薄部的飽和磁通密度相同，因此不論縫隙的位置如何，縫隙薄部的徑向的磁通量都幾乎相同。將縫隙薄部108a、108b、108c的徑向的寬度，設(shè)為通過式(I) 式(6)得出的tal ta2、tbl tb2、tcl tc2,能夠使縫隙薄部108a、108b、108c的磁通量也呈正弦波形變化。即通過縫隙107使轉(zhuǎn)子100產(chǎn)生的磁通呈正弦波形，并且將縫隙薄部108a、108b、108c的徑向的寬度，設(shè)為通過式(I) 式(6)得出的tal ta2、tbl tb2、tcl tc2,從而縫隙薄部108a、108b、108c的磁通也呈正弦波形，因此感應(yīng)電壓的諧波消弱，致使轉(zhuǎn)矩脈動消弱。此外,若將式(I) 式(6)通式化，則變?yōu)槭?7)、式(8)。即:txl = Ksin ( θ χ XP/2)…式(7)
tx2 = Ksin( θ χ2ΧΡ/2)…式(8)其中，txl:縫隙χ的縫隙薄部在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處的徑向的寬度；tx2:縫隙χ的縫隙薄部在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的磁極中心側(cè)端部處的徑向的寬度；Θ Xl:連接縫隙χ的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且極間側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度；θ χ2:連接縫隙χ的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且磁極中心側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度；K:常數(shù)，P:極數(shù)，關(guān)系為θ χ < θ χ2。此外，式(7)、式(8)所適用的縫隙107，僅以存在于永久磁鐵103徑向上的縫隙107作為對象，能夠呈現(xiàn)出更好的效果。這是因為不存在于永久磁鐵103徑向上的縫隙107，受到來自永久磁鐵103的磁通的影響較小，即使不滿足式(7)、式(8)，其影響也較小。此外，由于不存在于永久磁鐵103徑向上且接近極間部的縫隙薄部的徑向的寬度窄較有消弱漏磁通的效果，因此通過使其比其他縫隙薄部的徑向的寬度小，能夠消弱漏磁通，提高磁通量，能夠組成高效率的轉(zhuǎn)子100。

此外，圖4所示的轉(zhuǎn)子100的縫隙107，對于一個磁極有六個，但六個以上也可發(fā)揮效果。即使縫隙107對于一個磁極有4個的情況下，也可發(fā)揮效果。然而，縫隙107為4個時，由于縫隙薄部的數(shù)量對于一個磁極只存在4處，因此諧波將增加。因此，優(yōu)選縫隙107對于一個磁極有六個以上能形成正弦波的。此外，對于一個磁極有六個以上的縫隙107存在時，最少有六個縫隙薄部的徑向的寬度滿足式(7)、式(8)的關(guān)系即可發(fā)揮效果。此外，圖7的縫隙107 (第I縫隙107a、第2縫隙107b、第3縫隙107c)，以大致均等的間隔被配置，但非均等的間隔也可發(fā)揮效果。圖11至圖16是表示實施方式I的圖，圖11是變形例的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子200的橫剖面圖，圖12是變形例的轉(zhuǎn)子鐵芯201的橫剖面圖，圖13是圖11的V部分放大圖，圖14是圖12的W部分放大圖，圖15是定義極間中心線與縫隙207的轉(zhuǎn)子外周側(cè)的端部所形成的角度的圖，圖16是定義縫隙薄部208的徑向的寬度的圖。變形例的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子200，如圖11所示，一個磁極有10個縫隙207。參照圖11至圖16，說明永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子200的結(jié)構(gòu)。另外，將永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子200，簡稱為轉(zhuǎn)子200。此外，將轉(zhuǎn)子200也稱為旋轉(zhuǎn)器。圖11所示的變形例的轉(zhuǎn)子200，至少具備轉(zhuǎn)子鐵芯201、永久磁鐵203和旋轉(zhuǎn)軸204。圖11所示的變形例的轉(zhuǎn)子200，與圖4所示的轉(zhuǎn)子100相比較，轉(zhuǎn)子鐵芯201與轉(zhuǎn)子鐵芯101不同，而其他相同。轉(zhuǎn)子鐵芯201，整體的橫剖面形狀大致為圓形，是將薄板的電磁鋼板(例如0.1 1.0mm左右板厚的無方向性電磁鋼板(以不偏向鋼板的特定方向顯示磁性特性的方式，使各結(jié)晶的結(jié)晶軸方向盡可能地隨機配置))以模具沖壓成規(guī)定形狀，按規(guī)定的片數(shù)(多片)層疊而形成的。在轉(zhuǎn)子鐵芯201上，以在圓周方向上形成為大致六邊形的方式，設(shè)有橫剖面為長方形的六個永久磁鐵插入孔202 (參照圖12)。通過在永久磁鐵插入孔202的磁鐵插入部202a (參照圖14)的內(nèi)部，以N極和S極交替的方式插入被磁化的六片平板形狀的永久磁鐵203，形成六極的轉(zhuǎn)子200。此外，轉(zhuǎn)子鐵芯201的大致中心部形成有嵌合旋轉(zhuǎn)軸204的軸孔205 (參照圖12)。作為永久磁鐵203，例如可以使用以釹、鐵、硼為主要成分的稀土類等。如圖14所示，永久磁鐵插入孔202在大致中央的磁鐵插入部202a的兩側(cè)，形成有連接(連通)于磁鐵插入部202a的永久磁鐵端部空隙202b。永久磁鐵端部空隙202b用于抑制在極間(永久磁鐵203所形成的磁極之間、永久磁鐵插入孔202之間)產(chǎn)生的永久磁鐵203的漏磁通。并且，如圖13、圖14所示，永久磁鐵插入孔202的外周鐵芯部201a上，形成有多個縫隙207 (第4縫隙207d、第I縫隙207a、第2縫隙207b、第5縫隙207e、第3縫隙207c被配置為相對于磁極中心線左右對稱)。第3縫隙207c最接近于磁極中心線，接著以第5縫隙207e、第2縫隙207b、第I縫隙207a、第4縫隙207d的順序朝向極間(極間中心線)而形成。另外，將縫隙207等也簡稱為縫隙。關(guān)于多個縫隙207，定義如下，即: (I)第I縫隙207a:位于永久磁鐵203的端部側(cè)(永久磁鐵端部空隙202b側(cè)、極間側(cè))，且存在于永久磁鐵203的端部的端面203a的徑向上。不過，也可處于第I縫隙207a不接觸于端面203a的位置；(2)第2縫隙207b:位于磁極中心側(cè)鄰接于第I縫隙207a ；(3)第5縫隙207e:位于磁極中心側(cè)鄰接于第2縫隙207b ；(4)第3縫隙207c:位于磁極中心側(cè)鄰接于第5縫隙207e ；(5)第4縫隙207d:位于極間側(cè)鄰接于第I縫隙207a。在一個磁極中，第4縫隙207d、第I縫隙207a、第2縫隙207b、第5縫隙207e、第3縫隙207c被配置為左右對稱。此外，如圖13、圖14所示，轉(zhuǎn)子鐵芯201的外周與縫隙207之間，設(shè)有作為鐵芯部的縫隙薄部208。(I)轉(zhuǎn)子鐵芯201的外周與第4縫隙207d之間設(shè)有縫隙薄部208d ；(2)轉(zhuǎn)子鐵芯201的外周與第I縫隙207a之間設(shè)有縫隙薄部208a ；(3)轉(zhuǎn)子鐵芯201的外周與第2縫隙207b之間設(shè)有縫隙薄部208b ；(4)轉(zhuǎn)子鐵芯201的外周與第5縫隙207e之間設(shè)有縫隙薄部208e ；(5)轉(zhuǎn)子鐵芯201的外周與第3縫隙207c之間設(shè)有縫隙薄部208c。如圖15所示，極間中心線與縫隙207的轉(zhuǎn)子外周側(cè)的端部所形成的角度定義如下。(I)連接第I縫隙207a的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且極間側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯201的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ I ；(2)連接第I縫隙207a的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且磁極中心側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯201的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ2;(3)連接第2縫隙207b的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且極間側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯201的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ3;(4)連接第2縫隙207b的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且磁極中心側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯201的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ4;(5)連接第3縫隙207c的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且極間側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯201的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ5;(6)連接第3縫隙207c的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且磁極中心側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯201的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ6;(7)連接第5縫隙207e的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且極間側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯201的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ7;(8)連接第5縫隙207e的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且磁極中心側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯201的中心的線與極間中心線所形成的角度為Θ8。此外，如圖16所示，縫隙薄部108的徑向的寬度(尺寸)定義如下。(I)縫隙薄部208a在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為tal ；(2)縫隙薄部208a在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的磁極中心側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為 ta2 ；(3)縫隙薄部208b在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為tbl ；(4)縫隙薄部208b在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的磁極中心側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為 tb2 ；(5)縫隙薄部208c在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為tcl ；(6)縫隙薄部208c在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的磁極中心側(cè)端部處的徑向的寬度(最短距離)為 tc2。tal與ta2的關(guān)系為tal < ta2，縫隙薄部208a的寬度，從極間側(cè)向磁極中心逐漸變大。此外，tbl與tb2的關(guān)系為tbl < tb2，縫隙薄部208b的寬度，從極間側(cè)向磁極中心逐漸變大。進而，tcl與tc2的關(guān)系為tcl < tc2，縫隙薄部208c的寬度，也從極間側(cè)向磁極中心逐漸變大。多個縫隙207 (第I縫隙207a、第2縫隙207b、第3縫隙207c)的圓周方向的寬度，定義如下。(I)第I縫隙207a的圓周方向的寬度為wa ；(2)第2縫隙207b的圓周方向的寬度為wb ；(3)第3縫隙207c的圓周方向的寬度為wc。在本實施方式中，基本而言,設(shè)wa = wb = wc (1.0 1.5mm左右)。但是,也包含wa > wb = wc的方式。通過設(shè)wa > wb = wc,而位于永久磁鐵203的端部的第I縫隙207a的寬度wa,大于wb和wc,因此具有抑制在永久磁鐵203端部的漏磁通的作用。與轉(zhuǎn)子100同樣地，通過使tal、ta2、tbl、tb2、tcl、tc2與Θ1 Θ 6成為如下所示的關(guān)系，能夠消弱轉(zhuǎn)矩脈動。tal = Ksin ( Θ I XP/2)…式(I)ta2 = Ksin( θ 2XP/2)…式(2)tbl = Ksin( θ 3XP/2)…式(3)tb2 = Ksin( θ 4XP/2)…式(4)tcl = Ksin( θ 5XP/2)…式(5)tc2 = Ksin( θ 6XP/2)…式(6)其中，K:常數(shù)，P:極數(shù)(在這里，P = 6 (圖11))。轉(zhuǎn)子200也如圖10所示，縫隙薄部208a、208b、208c的徑向?qū)挾萾al、ta2、tbl、tb2、tcl、tc2及它們之間的徑向?qū)挾任挥谡也ǖ那€上。雖然所有縫隙滿足通式化后的式(7)、式(8)較為理想，但是對于第4縫隙207d為了增大防止漏磁通的效果，相對于其他縫隙薄部(縫隙薄部208a、208b、208c、208e )的徑向的寬度，第4縫隙207d的縫隙薄部208d被設(shè)定的較小，其形狀不滿足式(7)、式(8)的關(guān)系。此外，對于一個磁極最少有六個縫隙即可，因此第I縫隙207a、第2縫隙207b、第3縫隙207c的縫隙薄部208a、208b、208c以滿足式(7)、式(8)的方式來構(gòu)成。第5縫隙207e的縫隙薄部208e，可以不滿足式(7 )、式(8 )。

圖17是表示實施方式I的圖，用于表示在變形例的轉(zhuǎn)子200中，縫隙薄部208在徑向的寬度均等時、以及存在于永久磁鐵203徑向上的六個縫隙207 (第I縫隙207a、第2縫隙207b、第3縫隙207c)為滿足式(7)、式(8)的形狀時的轉(zhuǎn)矩波形。由圖17可知，若使存在于永久磁鐵203徑向上的六個縫隙207 (第I縫隙207a、第2縫隙207b、第3縫隙207c)為滿足式(7)、式(8)的形狀，則與所有的縫隙207徑向的寬度均等時相比，轉(zhuǎn)矩的脈動變小。在上述例子中，表示了縫隙薄部208a、208b、208c的徑向?qū)挾?，分別如tal ta2、tbl tb2、tcl tc2那樣呈正弦波形變化，是不均等的，但各個徑向?qū)挾纫嗫梢允蔷鹊?。但是，在該情況下，均等的各個徑向?qū)挾?，必需在tal ta2、tbl tb2、tcl tc2 之間 ο圖18至圖20是表示實施方式I的圖，圖18是定義縫隙χ的角為方角的情況下的縫隙X的端部(轉(zhuǎn)子外周側(cè))的圖，圖19是定義縫隙y的角為圓角的情況下的縫隙y的端部(轉(zhuǎn)子外周側(cè))的圖，圖20是定義縫隙z的一邊為圓弧狀的情況下的縫隙z的端部(轉(zhuǎn)子外周側(cè))的圖。如上所述的縫隙χ (例如圖9的第I縫隙107a、第2縫隙107b、第3縫隙107c的任意一個)，如圖18所示，縫隙χ的角為方角。因此，如果使縫隙χ的轉(zhuǎn)子外周側(cè)端部M處的縫隙薄部的徑向的寬度txl、tx2滿足式(7)、式(8)，則兩端部M之間的縫隙薄部也滿足式(7)、式(8)(即在正弦波形上)。然而，由于在實際產(chǎn)品中沖壓電磁鋼板的模具是倒過角的，因此縫隙y的角為圓角(參照圖19)。在該情況下，比極間側(cè)端部的縫隙薄部的徑向的寬度tyl小的徑向的寬度tym的縫隙薄部，存在于兩端部M之間。因此，在該情況下，徑向的寬度tym (最小)以在圖18中滿足式(7)、式(8)的縫隙薄部的徑向的寬度txl、tx2之間的方式進行選擇。
進而，在縫隙z四邊之中與轉(zhuǎn)子外周相向的邊為圓弧狀的情況下，比極間側(cè)端部的縫隙薄部的徑向的寬度tzl小的徑向的寬度tzm的縫隙薄部，也存在于兩端部M之間。因此，在該情況下，徑向的寬度tzm (最小)以在圖18中滿足式(7)、式(8)的縫隙薄部的徑向的寬度txl、tx2之間的方式進行選擇。作為本實施方式的效果，通過抑制縫隙薄部108、208的磁飽和的影響，能夠消弱感應(yīng)電壓的諧波分量，諧波鐵損減小，因而能夠構(gòu)成高效率的轉(zhuǎn)子100、200。此外，由于轉(zhuǎn)矩脈動的消弱，而能夠構(gòu)成低振動的轉(zhuǎn)子100、200，因此能夠獲得壽命較長的轉(zhuǎn)子100、200?？p隙107、207，優(yōu)選相對于永久磁鐵103、203大致垂直。如果縫隙107、207不垂直于永久磁鐵103、203 (縫隙107、207不平行)，則會由于縫隙107、207和縫隙107、207之間的尺寸逐漸變窄，而磁通密度變高，因此發(fā)生磁飽和，導(dǎo)致感應(yīng)電壓下降。如果縫隙107、207垂直于永久磁鐵103、203，則由于縫隙107、207和縫隙107、207之間的部分的磁通密度不變，因此不發(fā)生磁飽和，不會因磁飽和而降低效率，因而能夠獲得高效率的轉(zhuǎn)子100、200。此外，如上所述的轉(zhuǎn)子100、200極數(shù)為六極，但是對于六極以外的轉(zhuǎn)子，通過應(yīng)用本實施方式，感應(yīng)電壓提高、電樞反應(yīng)的影響得到抑制，能夠消弱轉(zhuǎn)矩脈動，從而能夠構(gòu)成高效率且低噪音的轉(zhuǎn)子。此外，本實施方式的定子(未圖示)，由于轉(zhuǎn)子100、200的轉(zhuǎn)矩脈動消弱效果，因此無論齒槽數(shù)、繞組方式(集中繞組、分布繞組)、極數(shù)如何，都能夠發(fā)揮效果。此外，如果將稀土類燒結(jié)磁鐵用作永久磁鐵，則由于稀土類燒結(jié)磁鐵的磁力較高，而與使用其他磁鐵的情況相比，轉(zhuǎn)子的磁通密度高，所以縫隙的影響更大。因此，通過將稀土類燒結(jié)磁鐵用于轉(zhuǎn)子，能夠發(fā)揮更好的效果。繼而，對使用本實施方式的轉(zhuǎn)子100的無刷DC電動機20 (永久磁鐵嵌入型電動機)的驅(qū)動電路I進行說明。圖21是表示實施方式I的無刷DC電動機20的驅(qū)動電路I的電路圖。從設(shè)置于外部的商用交流電源2向驅(qū)動電路I供應(yīng)交流電。從商用交流電源2供應(yīng)的交流電壓，通過整流電路3轉(zhuǎn)換為直流電壓。由整流電路3轉(zhuǎn)換的直流電壓，通過逆變主電路4轉(zhuǎn)換為頻率可變的交流電壓并施加給無刷DC電動機20。無刷DC電動機20通過從逆變主電路4供應(yīng)的頻率可變的交流電而被驅(qū)動。另外，整流電路3具有使從商用交流電源2施加的電壓升壓的斬波電路和使整流后的直流電壓平滑的濾波電容器等。逆變主電路4為三相橋式逆變電路，逆變主電路4的開關(guān)部具有作為逆變器主要元件的六個IGBT6a 6f (絕緣柵雙極晶體管)和作為六個續(xù)流二極管(FRD)而使用了碳化硅(SiC)的SiC-SBD7a 7f (肖特基勢壘二極管)。作為FRD的SiC_SBD7a 7f是用于抑制在IGBT6a 6f將電流從ON變?yōu)镺FF時產(chǎn)生的反電動勢的反向電流防止單元。另外，在這里SiC_SBD7a 7f和IGBT6a 6f是在同一引線框架上安裝有各芯片，以環(huán)氧樹脂覆膜而被封裝的IC模塊。IGBT6a 6f亦可由使用SiC、GaN (氮化鎵)的IGBT來代替使用硅的IGBT (S1-1GBT)，此外亦可使用采用了 Si或SiC、GaN的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等其他開關(guān)兀件來代替 IGBT。在整流電路3與逆變主電路4之間設(shè)有串聯(lián)連接的2個分壓電阻8a、8b，在由該分壓電阻8a、8b構(gòu)成的分壓電路上，設(shè)有將高壓直流電壓變成低壓后的電信號采樣并保持的直流電壓檢測部8。此外，無刷DC電動機20具備定子20a (后述)和轉(zhuǎn)子100，轉(zhuǎn)子100通過從逆變主電路4供應(yīng)的交流電進行旋轉(zhuǎn)。設(shè)有轉(zhuǎn)子位置檢測部10，其檢測無刷DC電動機20的端電壓，并檢測無刷DC電動機20的轉(zhuǎn)子100位置。轉(zhuǎn)子位置檢測部10處理無刷DC電動機20的端電壓的電信號，并將其轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子100的位置信息。轉(zhuǎn)子位置檢測部10所檢測到的轉(zhuǎn)子100的位置信息被輸出至輸出電壓運算部11。該輸出電壓運算部11基于從驅(qū)動電路I外部輸入的目標(biāo)轉(zhuǎn)速N的指令，或裝置的運行條件信息和轉(zhuǎn)子100的位置信息，運算應(yīng)施加給無刷DC電動機20的最合適的逆變主電路4的輸出電壓。輸出電壓運算部11將其所運算的輸出電壓輸出至P麗信號生成部12。PWM是Pulse Width Modulation 的簡稱。PWM信號生成部12，將能成為從輸出電壓運算部11輸出的輸出電壓的PWM信號，輸出至驅(qū)動逆變主電路4的各個IGBT6a 6f的主要元件驅(qū)動電路4a，逆變主電路4的IGBT6a 6f分別通過主要元件驅(qū)動電路4a進行開關(guān)。這里,對寬禁帶(wide band gap)半導(dǎo)體進行說明。寬禁帶半導(dǎo)體為禁帶比Si寬的半導(dǎo)體的總稱，SiC-SBD7a 7f中所使用的SiC為寬禁帶半導(dǎo)體的一種，其他有氮化鎵(GaN)、金剛石等。進而寬禁帶半導(dǎo)體，尤其是SiC比Si耐高溫、介電擊穿強度和熱導(dǎo)率大。另外，這里，雖為將SiC用于逆變電路的FRD的結(jié)構(gòu)，但亦可使用其他寬禁帶半導(dǎo)體代替 SiC。使用了 SiC的開關(guān)元件，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單且低損耗的開關(guān)元件，進而還能夠在高溫下工作。因此，在高溫電動機(或含有電動機的設(shè)備)附近使用也成為可能，進而也無需冷卻風(fēng)扇等、或風(fēng)量較少的風(fēng)扇即可，因此散熱片(散熱器等)的小型化、輕量化也成為可能。在本實施方式中使縫隙薄部108的徑向的寬度，相對連接轉(zhuǎn)子中心和縫隙107的端部的線與極間中心線所形成的角度呈正弦波形，來消弱轉(zhuǎn)矩脈動，從而構(gòu)成低振動的無刷DC電動機20。通過使用SiC，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動電路I的小型化，因此基于振動的可靠性得以提高。進而使本實施方式中所示的縫隙薄部108的徑向的寬度，相對連接轉(zhuǎn)子中心和縫隙107的端部的線與極間中心線所形成的角度呈正弦波形，也能夠消弱來自無刷DC電動機20 (或搭載了無刷DC電動機20的壓縮機)的振動，因此能夠進一步改善驅(qū)動電路I的可靠性。也就是說，通過以下兩者的相乘效果，驅(qū)動電路I的可靠性將得到飛躍性的改善通過使用SiC，實現(xiàn)驅(qū)動電路I的小型化來使相對振動的可靠性得以改善、以及使用本實施方式所示的無刷DC電動機20，使來自無刷DC電動機20 (或搭載了無刷DC電動機20的壓縮機)的振動得以消弱。由這種SiC(寬禁帶半導(dǎo)體)構(gòu)成的開關(guān)元件和二極管元件，耐電壓性較高，允許電流密度也較高，因此能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)元件和二極管元件的小型化，通過使用這些小型化的開關(guān)元件和二極管元件，能夠?qū)崿F(xiàn)裝載這些元件的半導(dǎo)體模塊的小型化。此外，因為耐熱性也較高，所以能夠?qū)崿F(xiàn)散熱器的散熱片的小型化、以及水冷部的氣冷化，因此能夠進一步實現(xiàn)半導(dǎo)體模塊的小型化。而且，因為電力損耗較低，所以能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)元件和二極管元件的高效率化，因此能夠進一步實現(xiàn)半導(dǎo)體模塊的高效率化。這里，對搭載有使用本實施方式的轉(zhuǎn)子100的無刷DC電動機20的渦旋壓縮機的一個示例進行說明。由于渦旋壓縮機除永久磁鐵嵌入型電動機(無刷DC電動機)以外都是已為周知的，因此省略詳細的說明。圖22是表示實施方式I的搭載了無刷DC電動機20的渦旋壓縮機400的縱剖面圖。如圖22所示，渦旋壓縮機400 (壓縮機的一個示例)，在密封容器430內(nèi)，至少具備壓縮機構(gòu)部410、無刷DC電動機20、聯(lián)接壓縮機構(gòu)部410與無刷DC電動機20的主軸404、支撐主軸404的壓縮機構(gòu)部410的相反側(cè)的端部(副軸部)的副框架406、以及貯存于密封容器430底部的油槽430g中的制冷機油440。壓縮機構(gòu)部410至少具備定渦旋盤401及動渦旋盤402，以各自的板狀渦旋齒在相互間形成壓縮室的方式嚙合；歐丹環(huán)409 ;柔性框架403 ;以及導(dǎo)承框架415。吸入管430a以與定渦旋盤401的板狀渦旋齒垂直的方向?qū)⑵渑c吸入壓力空間連通的方式，貫穿密封容器430，被壓入定渦旋盤401。將從定渦旋盤401的噴出口噴出的高壓制冷劑氣體噴出至外部(制冷循環(huán))的噴出管430b，被設(shè)置成在壓縮機構(gòu)部410與無刷DC電動機20之間貫穿密封容器430。無刷DC電動機20具備裝有三相繞組的定子20a和本實施方式的轉(zhuǎn)子100。在密封容器430上，焊接有對無刷DC電動機20的定子20a供應(yīng)驅(qū)動電路I的輸出的玻璃端子430f。圖23、圖24是表示實施方式I的圖，圖23是搭載了渦旋壓縮機400的水用熱交換裝置500的立體圖，圖24是水用熱交換裝置500的制冷劑回路圖。利用水用熱交換裝置500，說明搭載了渦旋壓縮機400的制冷空調(diào)裝置的一個示例，渦旋壓縮機400將使用本實施方式的轉(zhuǎn)子100的無刷DC電動機20 (由驅(qū)動電路I所驅(qū)動)作為驅(qū)動源。如圖23所示，水用熱交換裝置500非常類似于分體式空調(diào)機的室外機。在前側(cè)具備排出空氣的前格柵501a。水用熱交換裝置500是通過制冷循環(huán)，例如對水進行加熱制成溫水，或?qū)λM行冷卻制成冷水的裝置，是制冷空調(diào)裝置的一種水用熱交換裝置。并且，特征為制冷劑回路在水用熱交換裝置500內(nèi)完成。在現(xiàn)場只進行配置水管的工作。水用熱交換裝置500具備送風(fēng)機室502和機械室504，送風(fēng)機室502和機械室504由隔板507隔開。在送風(fēng)機室502中，配置有空氣與制冷劑進行熱交換的空氣-制冷劑熱交換器506、以及對該空氣-制冷劑熱交換器506進行送風(fēng)的風(fēng)扇503等。此外，水用熱交換裝置500在機械室504的上方具備收納電子部件的電子部件箱520。在該電子部件箱520中，內(nèi)置有驅(qū)動渦旋壓縮機400的無刷DC電動機20的驅(qū)動電路I。此外，在機械室504中，配置有進行制冷劑壓縮的渦旋壓縮機400、設(shè)置在該渦旋壓縮機400的吸入側(cè)且保存制冷劑的儲液器508、切換制冷劑流向的四通閥510、制冷劑與水進行熱交換的平板式熱交換器509、以及作為制冷劑的減壓裝置而使用的電子膨脹閥515a、515b等。渦旋壓縮機400在吸入側(cè)具備有吸入消音器505a。此外，在該實施方式中，通過使用R410A制冷劑，并且通過基于逆變器(驅(qū)動電路I)驅(qū)動的渦旋壓縮機400的熱泵運行，而有助于節(jié)能及減少C02。平板式熱交換器509在正面?zhèn)染哂兄评鋭┡涔苓B接口(未圖示)，在背面?zhèn)染哂兴涔苓B接口 509a。平板式熱交換器509由包圍在其周圍的保護罩所覆蓋，不過在圖23中省略了保護罩。制冷劑回路的結(jié)構(gòu)如圖24所示。圖24表示從渦旋壓縮機400向平板式熱交換器509供應(yīng)高壓、高溫的氣體制冷劑，對流入平板式熱交換器509的水回路的水進行加熱的情況。由渦旋壓縮機400將制冷劑(例如R410A)壓縮成高壓、高溫的氣體制冷劑，經(jīng)由四通閥510供應(yīng)至平板式熱交換器509。在平板式熱交換器509中，制冷劑與水相向流動，在制冷劑與水之間進行熱交換，因而水被加熱。從平板式熱交換器509流出的液體制冷劑，由電子膨脹閥515b進行過冷卻(過冷處理)后流入儲液器508。進而，由電子膨脹閥515a減壓成兩相制冷劑，再由空氣-制冷劑熱交換器506蒸發(fā)并成為低壓的氣體制冷劑，經(jīng)由四通閥510從吸入消音器505a回到渦旋壓縮機400。由平板式熱交換器509加熱的高溫水，供應(yīng)至未圖示的熱水箱、風(fēng)機盤管裝置等。此外，由平板式熱交換器509將水冷卻的情況下，制冷劑的流向與上述方向相反。由渦旋壓縮機400將制冷劑(例如R410A)壓縮成高壓、高溫的氣體制冷劑，經(jīng)由四通閥510供應(yīng)至空氣-制冷劑熱交換器506。從空氣-制冷劑熱交換器506流出的液體制冷劑，由電子膨脹閥515a進行過冷卻后流入儲液器508。進而，由電子膨脹閥515b減壓成兩相制冷齊U，再由平板式熱交換器509蒸發(fā)并成為低壓的氣體制冷劑。在平板式熱交換器509中，制冷劑與水并行流動，在制冷劑與水之間進行熱交換，因而水被冷卻。從平板式熱交換器509出來的低壓氣體制冷劑，經(jīng)由四通閥510從吸入消音器505a回到渦旋壓縮機400。由平板式熱交換器509冷卻的水，例如供應(yīng)至風(fēng)機盤管裝置并用于制冷等。此外，如上所述，對于配置在平板式熱交換器509的背面?zhèn)鹊乃涔苓B接口 509a，在現(xiàn)場進行配置水管的工作。因為將R410A用作制冷劑,所以針對歐洲能源政策的C02排量減少政策,也符合標(biāo)準(zhǔn)。如此，水用熱交換裝置500在機械室504的上方具備收納電子部件的電子部件箱520，在該電子部件箱520中，內(nèi)置有驅(qū)動渦旋壓縮機400的無刷DC電動機20的驅(qū)動電路I。因此，會受到渦旋壓縮機400等的熱量的影響。壓縮機由于電動機熱量和被壓縮的制冷劑而變?yōu)楦邷?，因此元件中使用Si的以往的驅(qū)動電路，與SiC相比不耐熱，需要將電動機的驅(qū)動電路與壓縮機分開規(guī)定的距離。此外，由于壓縮機和驅(qū)動電路搭載于水用熱交換裝置，因此為了防止因壓縮機的振動導(dǎo)致電路的可靠性惡化而分開一定的距離，以減小壓縮機振動的影響的方式構(gòu)成。通過將以往的Si變更為SiC，由于耐熱性的提高而能夠使散熱器小型化，因此相對來自壓縮機的振動的可靠性得以提高。再者，由于使用本實施方式的轉(zhuǎn)子100的無刷DC電動機20振動小，所以通過組合使用采用SiC的驅(qū)動電路I和轉(zhuǎn)子100，驅(qū)動電路I的可靠性將得到飛躍性的改善。此外，即使結(jié)構(gòu)為使用以往的Si而增大散熱器來提高耐熱性，并將驅(qū)動電路設(shè)置成與壓縮機接觸或在其附近，且與壓縮機接地面的同一面上，這樣的在耐熱性上沒有問題的結(jié)構(gòu)，但是也會由于散熱器的增大而導(dǎo)致不耐振，而驅(qū)動電路的可靠性惡化。也就是說，以往的Si結(jié)構(gòu)，難以將電路設(shè)置成與壓縮機接觸或在其附近，且與壓縮機接地面的同一面上。其結(jié)果，存在裝置大型化的問題。
為了將電路設(shè)置成與壓縮機接觸或在其附近，且與壓縮機接地面的同一面上，需要提高耐熱性和相對振動的可靠性。通過將Si變更為SiC，其耐熱性提高，因此即使不是提高耐熱性的結(jié)構(gòu)(上述的將散熱器增大等)，在將電路設(shè)置成與壓縮機接觸或在其附近，且與壓縮機接地面的同一面上的情況下，其耐熱性也沒有問題。然而，設(shè)置成與壓縮機接觸或在其附近，且與壓縮機接地面的同一面上造成的相對來自壓縮機的振動的可靠性下降則無法避免。搭載使用了本實施方式的轉(zhuǎn)子100的無刷DC電動機20的渦旋壓縮機400，能夠消弱渦旋壓縮機400的振動。因此，通過設(shè)置成與渦旋壓縮機400接觸或在其附近，且與渦旋壓縮機400接地面的同一面上，能夠抑制驅(qū)動電路I的可靠性下降。此外，由于SiC耐熱性優(yōu)良，因此能夠?qū)崿F(xiàn)散熱器的小型化，通過與搭載使用了本實施方式的轉(zhuǎn)子100的無刷DC電動機20的渦旋壓縮機400組合使用，耐熱性、相對振動的可靠性得以提高。由于能夠?qū)Ⅱ?qū)動電路I設(shè)置成與渦旋壓縮機400接觸或在其附近，且與渦旋壓縮機400接地面的同一面上，所以驅(qū)動電路I的配置自由度增加，而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。
權(quán)利要求
1.一種永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子,其特征在于具有: 轉(zhuǎn)子鐵芯，將被沖壓成規(guī)定形狀的電磁鋼板按規(guī)定片數(shù)層疊而形成； 多個永久磁鐵插入孔，沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部形成； 永久磁鐵端部空隙，設(shè)置于所述永久磁鐵插入孔的兩端部； 永久磁鐵，插入于所述永久磁鐵插入孔中；以及 多個縫隙，形成在所述永久磁鐵插入孔外側(cè)的鐵芯部，其中 各所述縫隙與所述轉(zhuǎn)子鐵芯外周之間的縫隙薄部的徑向的寬度，從極間側(cè)向磁極中心逐漸擴大且呈以所述磁極中心為峰頂?shù)恼也ㄐ巫兓?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，其特征在于: 在所述轉(zhuǎn)子鐵芯外周側(cè)的極間側(cè)端部及磁極中心側(cè)端部為方角的所述縫隙之中的任意的縫隙χ中，定義 如下: txl:縫隙χ的縫隙薄部在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的極間側(cè)端部處的徑向的寬度， tx2:縫隙χ的縫隙薄部在轉(zhuǎn)子外周側(cè)的磁極中心側(cè)端部處的徑向的寬度， Θ Xl:連接縫隙χ的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且極間側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度， θ x2:連接縫隙χ的轉(zhuǎn)子外周側(cè)且磁極中心側(cè)端部和轉(zhuǎn)子鐵芯101的中心的線與極間中心線所形成的角度， K:常數(shù)， P:極數(shù)， 其滿足下列關(guān)系: txl = Ksin( θ χΙΧΡ/2)…式(7) tx2 = Ksin( θ χ2ΧΡ/2)…式(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，其特征在于: 滿足所述式(7)、式(8)的所述縫隙X，在一個磁極上以磁極中心線為軸對稱地分別至少形成有三個、即共計六個。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，其特征在于: 在所述轉(zhuǎn)子鐵芯外周側(cè)的極間側(cè)端部及磁極中心側(cè)端部為圓角的所述縫隙的情況下，該縫隙的縫隙薄部的徑向的寬度的最小值，在所述txl與所述tx2之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，其特征在于: 在所述轉(zhuǎn)子鐵芯外周側(cè)的邊形成為圓弧狀的所述縫隙的情況下，該縫隙的縫隙薄部的徑向的寬度的最小值，在所述txl與所述tx2之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，其特征在于: 將所述縫隙相對所述所述永久磁鐵插入孔大致垂直地配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，其特征在于: 所述永久磁鐵使用稀土類磁鐵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，其特征在于: 應(yīng)用于永久磁鐵嵌入型電動機，該永久磁鐵嵌入型電動機由使用將SiC (碳化娃)用于逆變主電路的開關(guān)部的器件的驅(qū)動電路驅(qū)動。
9.一種壓縮機，其特征在于:通過使用了權(quán)利要求1至8中任一項所述的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵嵌入型電動機來驅(qū)動。
10.一種制冷空調(diào)裝置，其特征在于: 搭載有權(quán)利要 求9所述的壓縮機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子，其能夠消弱由配置在永久磁鐵插入孔的外周鐵芯部的縫隙所引起的磁飽和，且能夠消弱轉(zhuǎn)矩脈動。本發(fā)明涉及的永久磁鐵嵌入型電動機的轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子鐵芯，將被沖壓成規(guī)定形狀的電磁鋼板按規(guī)定片數(shù)層疊而形成；多個永久磁鐵插入孔，沿轉(zhuǎn)子鐵芯的外周部形成；永久磁鐵端部空隙，設(shè)置于永久磁鐵插入孔的兩端部；永久磁鐵，插入于永久磁鐵插入孔中；以及多個縫隙，形成在永久磁鐵插入孔外側(cè)的鐵芯部，其中各縫隙與轉(zhuǎn)子鐵芯外周之間的縫隙薄部的徑向的寬度，從極間側(cè)向磁極中心逐漸擴大且呈以磁極中心為峰頂?shù)恼也ㄐ巫兓?br> 文檔編號H02K1/27GK103081300SQ201080068789
公開日2013年5月1日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者矢部浩二, 藤末義和, 吉野勇人, 馬場和彥, 及川智明 申請人:三菱電機株式會社