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电动机、送风机、压缩机及空气调节装置

399   编辑:管理员   来源:三菱电机株式会社  
2024-03-12 17:35:04
权利要求书: 1.一种电动机,其中,

所述电动机具备定子和配置于定子的内侧的转子,所述定子具备:

定子铁心,所述定子铁心具有多个插槽;以及绕组,所述绕组以分布式绕组的方式卷绕于所述定子铁心并收容于所述插槽,且由铝形成,所述转子具备:

转子铁心;以及

多个永磁铁,多个所述永磁铁安装于所述转子铁心,所述定子的所述绕组由清漆覆盖,所述永磁铁的数量与所述转子的极数相当,为6以上且10以下,所述插槽的数量为所述永磁铁的数量的3倍,所述转子的各永磁铁含有钕、铁、硼及镝,镝的含有量为0~4重量%。

2.根据权利要求1所述的电动机,其中,在比各所述永磁铁靠所述转子铁心的径向内侧的位置设置有贯通孔,所述贯通孔沿轴向贯通所述转子铁心。

3.根据权利要求1或2所述的电动机,其中,所述转子铁心具有分别供所述永磁铁插入的多个磁铁插入孔,各磁铁插入孔均在与所述转子铁心的轴向正交的面内呈直线地延伸。

4.根据权利要求3所述的电动机,其中,所述转子铁心在所述转子铁心的周向上的各所述磁铁插入孔的端部具有空隙部。

5.根据权利要求1或2所述的电动机,其中,所述转子铁心相对于各所述永磁铁而在所述转子铁心的径向的外侧具有第一狭缝,所述第一狭缝沿所述转子铁心的周向延伸。

6.根据权利要求5所述的电动机,其中,将所述第一狭缝配置成与各所述永磁铁的所述周向的端部相对。

7.根据权利要求1或2所述的电动机,其中,所述转子铁心相对于各所述永磁铁而在所述转子铁心的径向的外侧具有第二狭缝,所述第二狭缝沿所述转子铁心的径向延伸。

8.根据权利要求1或2所述的电动机,其中,各所述永磁铁的剩余磁通密度为1.32T以上且1.39T以下。

9.一种送风机,其中,

所述送风机具备叶片和使叶片旋转的电动机,所述电动机具备定子和配置于定子的内侧的转子,所述定子具备:

定子铁心,所述定子铁心具有多个插槽;以及绕组,所述绕组以分布式绕组的方式卷绕于所述定子铁心并收容于所述插槽,且由铝形成,所述转子具备:

转子铁心;以及

多个永磁铁,多个所述永磁铁安装于所述转子铁心,所述定子的所述绕组由清漆覆盖,所述永磁铁的数量与所述转子的极数相当,为6以上且10以下,所述插槽的数量为所述永磁铁的数量的3倍,所述转子的各永磁铁含有钕、铁、硼及镝,镝的含有量为0~4重量%。

10.一种空气调节装置,其中,所述空气调节装置具备室外机、室内机、以及将所述室外机与所述室内机连结的制冷剂配管,所述室外机及所述室内机中的至少一方具备送风机,所述送风机具备叶片和使所述叶片旋转的电动机,所述电动机具备定子和配置于定子的内侧的转子,所述定子具备:

定子铁心,所述定子铁心具有多个插槽;以及绕组,所述绕组以分布式绕组的方式卷绕于所述定子铁心并收容于所述插槽,且由铝形成,所述转子具备:

转子铁心;以及

多个永磁铁,多个所述永磁铁安装于所述转子铁心,所述定子的所述绕组由清漆覆盖,所述永磁铁的数量与所述转子的极数相当,为6以上且10以下,所述插槽的数量为所述永磁铁的数量的3倍,所述转子的各永磁铁含有钕、铁、硼及镝,镝的含有量为0~4重量%。

11.一种压缩机,其中,所述压缩机具备密闭容器、配置在所述密闭容器内的压缩机构、以及驱动所述压缩机构的电动机,所述电动机具备定子和配置于定子的内侧的转子,所述定子具备:

定子铁心,所述定子铁心具有多个插槽;以及绕组,所述绕组以分布式绕组的方式卷绕于所述定子铁心并收容于所述插槽,且由铝形成,所述转子具备:

转子铁心;以及

多个永磁铁,多个所述永磁铁安装于所述转子铁心,所述定子的所述绕组由清漆覆盖,所述永磁铁的数量与所述转子的极数相当,为6以上且10以下,所述插槽的数量为所述永磁铁的数量的3倍,所述转子的各永磁铁含有钕、铁、硼及镝,镝的含有量为0~4重量%。

说明书: 电动机、送风机、压缩机及空气调节装置技术领域[0001] 本发明涉及电动机、送风机、压缩机及空气调节装置。背景技术[0002] 近年来,为了降低电动机的制造成本,研究了将卷绕于定子的绕组从通常使用的铜线变更为铝线的情况(例如,参照专利文献1)。[0003] 在先技术文献[0004] 专利文献[0005] 专利文献1:日本特开2010-166643号公报(摘要)发明内容[0006] 发明要解决的课题[0007] 然而,铝线的电阻比铜线的电阻高。例如,在以同一线径进行比较时,铝线的电阻为铜线的电阻的1.6倍。因此,存在由绕组的电阻产生的损失(所谓的铜损)增加这样的问题。[0008] 本发明是为了解决上述课题而做出的,其目的在于提供能够降低制造成本且能够抑制由电阻产生的损失的电动机。[0009] 用于解决课题的方案[0010] 本发明的电动机具备定子和配置于定子的内侧的转子。定子具备定子铁心和绕组,所述绕组以分布式绕组的方式卷绕于定子铁心且由铝形成。转子具备转子铁心和安装于转子铁心的第一数量的永磁铁。定子的绕组由清漆覆盖。第一数量为6以上且10以下。转子的第一数量的永磁铁分别含有钕、铁、硼及镝,镝的含有量为0~4重量%。[0011] 发明效果[0012] 在本发明中,通过使用由铝形成的绕组,从而能够降低制造成本。另外,通过使永磁铁的数量(第一数量)为6以上,从而能够使永磁铁不易产生退磁。另外,通过使镝的含有量为0~4重量%,从而能够使剩余磁通密度升高,能够使为了得到作为目标的输出而所需要的电流值变小,因此,能够降低由电阻产生的损失(铜损)。另外,通过将绕组以分布式绕组的方式卷绕,并利用清漆覆盖该绕组,从而能够补偿铝的强度。附图说明[0013] 图1是表示基于实施方式1的第一结构例的电动机的剖视图(A)以及表示电动机的插槽的放大图(B)。[0014] 图2是示意性地表示图1的电动机的绕组的卷绕模式的俯视图。[0015] 图3是示意性地表示图1的电动机的绕组的卷绕模式的立体图。[0016] 图4是表示基于实施方式1的第二结构例的电动机的剖视图。[0017] 图5是表示基于实施方式1的第三结构例的电动机的剖视图。[0018] 图6是表示比较例的电动机的结构的剖视图。[0019] 图7是表示镝的含有量与矫顽力(A)及剩余磁通密度(B)的关系的图表。[0020] 图8是用于说明永磁铁的数量与转子内径侧面积的关系的示意图(A)、(B)。[0021] 图9是表示永磁铁的数量与转子内径侧面积的关系的图表。[0022] 图10是表示在实施方式1的电动机中在转子设置有贯通孔的结构的剖视图。[0023] 图11是用于说明齿的截面面积与绕组的周长的关系的示意图(A)、(B)。[0024] 图12是表示永磁铁的数量与绕组的周长的关系的图表。[0025] 图13是表示基于实施方式2的电动机的第一结构例的转子的剖视图。[0026] 图14是表示基于实施方式2的电动机的第二结构例的转子的剖视图。[0027] 图15是表示未在转子设置狭缝的电动机的极间的磁通的模拟结果的图。[0028] 图16是表示在转子设置有狭缝的电动机的极间的磁通的模拟结果的图。[0029] 图17是表示未在转子设置狭缝的情况、设置有第一狭缝的情况、以及设置有第一狭缝及第二狭缝的情况下的各自的转矩变动的数值解析结果的图表。[0030] 图18是表示未在转子设置狭缝的情况、设置有第一狭缝的情况、以及设置有第一狭缝及第二狭缝的情况下的各自的转矩脉动的值的图表。[0031] 图19是表示具备应用各实施方式的电动机的送风机的空气调节装置的图。[0032] 图20是表示应用各实施方式的电动机的压缩机的图。具体实施方式[0033] 以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。[0034] 实施方式1.[0035] 图1(A)是表示基于实施方式1的第一结构例的电动机100的剖视图。图1(A)所示的电动机100具备定子1和转子3,所述转子3能够旋转地设置于定子1的内侧。在定子1与转子3之间设置有气隙18。[0036] 转子3具有圆筒状的转子铁心31和永磁铁33,所述圆筒状的转子铁心31具备多个磁铁插入孔32,所述永磁铁33分别配置于各个磁铁插入孔32。转子铁心31例如是将厚度为0.1~0.7mm的电磁钢板沿旋转轴的方向层叠并通过凿紧等进行紧固而成的结构。在转子铁心31的径向的中心形成有圆形的轴孔。作为旋转轴的轴37通过压入而固定于轴孔。轴37的中心轴Ax为转子3的旋转轴。

[0037] 以下,将沿着转子铁心31的外周(圆周)的方向称为“周向”。另外,将转子铁心31的轴向(即,轴37的中心轴Ax的方向)称为“轴向”。另外,将转子铁心31的半径方向称为“径向”。[0038] 磁铁插入孔32沿转子铁心31的周向等间隔地形成有多个(在此为6个)。磁铁插入孔32是在与轴向正交的面内呈直线状地延伸的槽。1个磁铁插入孔32与形成于定子铁心1A的插槽12(后述)中的3个插槽12相对。另外,磁铁插入孔32被配置在尽可能接近转子铁心31的外周面的位置。[0039] 在磁铁插入孔32的内部配置有永磁铁33。永磁铁33是在轴向上具有长度、在周向(更具体而言,为与径向正交的方向)上具有宽度、且在径向上具有厚度的平板状的构件。将转子3的永磁铁33的数量设为第一数量。[0040] 在图1(A)所示的电动机100中,在6个磁铁插入孔32中的每一个分别各配置有1个永磁铁33。永磁铁33构成转子3的磁极,永磁铁33的数量(第一数量)与转子3的极数相同。即,在图1(A)中,转子3的极数为6极。但是,转子3的极数并不限定于6极,只要为6~10极即可。随后对此进行叙述。

[0041] 永磁铁33由以钕(Nd)、铁(Fe)及硼(B)为主要成分的稀土类磁铁构成,且含有0~4重量%的镝(Dy)。之所以含有镝,是为了提高永磁铁33的矫顽力。[0042] 永磁铁33以在转子铁心31的径向外侧和径向内侧具有不同的磁极的方式被磁化。另外,在周向上相邻的永磁铁33的磁化方向相反。例如,在某一永磁铁33以径向外侧成为N极且径向内侧成为S极的方式被磁化的情况下,在周向上相邻的永磁铁33以径向外侧成为S极且径向内侧成为N极的方式被磁化。

[0043] 在磁铁插入孔32的周向的两端分别形成有磁通屏障部34。磁通屏障部34是从磁铁插入孔32的周向端部朝向转子铁心31的外周而沿径向延伸的空隙。磁通屏障部34是为了抑制相邻的磁极间的漏磁通(即,在极间通过并流动的磁通)而设置的。[0044] 定子1具备定子铁心1A和以分布式绕组的方式卷绕于定子铁心1A的绕组2。定子铁心1A例如是将厚度为0.1~0.7mm的电磁钢板沿轴向层叠并通过凿紧等进行紧固而成的结构。[0045] 定子铁心1A具有环状的轭部11和从轭部11向径向内侧突出的多个(在此为18个)齿10。在这些齿10上卷绕有由铝线形成的多个(在此为9个)绕组2。[0046] 齿10具有一定的宽度W(周向的长度)且沿径向延伸,在其前端具有宽幅的前端部15(图1(B))。在相邻的齿10之间形成有插槽12。插槽12的数量与齿10相同(在此为18个)。

[0047] 图1(B)是放大地表示相邻的齿10之间的插槽12的图。在插槽12收容有卷绕于齿10的绕组2。在相邻的齿10的前端部15之间形成有作为插槽12的入口的开口12a。[0048] 接下来,对绕组2进行说明。绕组2由铝线形成。铝线的每单位重量的价格与通常使用的铜线相同,但铝线的比重为铜线的1/3左右,因此,在相同的使用量下,成本为1/3左右。即,通过使用由铝线构成的绕组2,从而能够降低制造成本。

[0049] 另一方面,铝线的电阻率为铜线的1.6倍。因此,在由铝线构成绕组2的情况下,降低由电阻产生的损失(所谓的铜损)成为课题。[0050] 图2及图3是示意性地表示绕组2相对于定子1的卷绕模式的俯视图及立体图。在图2及图3中,对18个齿10分别标注附图标记101~118。另外,对9个绕组2分别标注绕组21~

29。

[0051] 对于绕组21~29而言,在各相(U相、相及W相)各设置有3个。绕组21~23例如为U相绕组,绕组24~26例如为相绕组,绕组27~29例如为W相绕组。另外,绕组21~29分别以跨过3个齿10的方式卷绕。[0052] 例如,绕组21以跨过齿101~103的方式卷绕,绕组22以跨过齿103~105的方式卷绕,绕组23以跨过齿105~107的方式卷绕。[0053] 同样地,绕组24以跨过齿107~109的方式卷绕,绕组25以跨过齿109~111的方式卷绕,绕组26以跨过齿111~113的方式卷绕。绕组27以跨过齿113~115的方式卷绕,绕组28以跨过齿115~117的方式卷绕,绕组29以跨过齿117、118、101的方式卷绕。[0054] 此外,绕组2的卷绕模式并不限定于在此说明的例子,只要是分布式绕组即可,可以是任意的卷绕模式。[0055] 绕组2的轴向端部(线圈端)从定子铁心1A的轴向端部向外侧突出。为了抑制外力施加于绕组2时的变形,使绕组2含浸于清漆(电绝缘清漆)来进行加强。[0056] 清漆的含浸例如通过在装填有清漆的槽中浸渍(日文:どぶ付け)卷绕有绕组2的定子铁心1A来进行。因此,不仅是线圈端,在插槽12内的绕组2也含浸有清漆。[0057] 构成绕组2的铝线具有表面容易氧化的特性,但如上所述,由于绕组2由清漆包覆(覆盖),所以能够防止表面的氧化。[0058] 与集中式绕组相比,分布式绕组具有能够降低空间高次谐波的特征,能够降低由在定子铁心1A内产生的涡电流引起的焦耳损失(铁损)。[0059] 另外,在使用分布式绕组的情况下,与使用集中式绕组的情况相比,由于将成为磁路的齿10分散地配置,所以容易确保q轴磁通的磁路,能够使q轴电感增大。因此,与集中式绕组相比,容易产生磁阻转矩。[0060] 在此,在电动机100中产生的转矩T由以下的式(1)表示。[0061] [数学式1][0062] T=Pn{Ψaiq+(Lq-Ld)idiq}…(1)[0063] Pn为极数,Ψa为交链磁通,Ld为d轴电感,Lq为q轴电感,id为d轴电流,iq为q轴电流。[0064] 式(1)的第一项表示磁体转矩。磁体转矩是由永磁铁产生的交链磁通Ψa与q轴电流iq之积。第二项表示由定子铁心1A与转子铁心31的吸引力产生的磁阻转矩。q轴电感Lq与电动机的d轴电感Ld之差越大,则磁阻转矩也越大。[0065] 如上所述,由于分布式绕组容易产生磁阻转矩,所以能够利用磁体转矩及磁阻转矩这双方。因此,可以减少为了产生作为目标的输出(转矩)而所需要的磁力。由此,能够将在绕组2中流动的电流值抑制得较小,能够降低由电阻产生的损失(铜损)。[0066] 接下来,对电动机100的极数进行说明。图4是表示基于实施方式1的第二结构例的电动机100的剖视图。图5是表示基于实施方式1的第三结构例的电动机100的剖视图。图6是表示比较例的电动机的剖视图。[0067] 在图4所示的第二结构例中,转子3的极数为8。即,在转子3配设有8个永磁铁33。具体而言,转子铁心31具有沿周向等间隔地配置的8个磁铁插入孔32。1个磁铁插入孔32与定子铁心1A的插槽12中的3个插槽12相对。[0068] 在该第二结构例中,由于与图1(A)所示的第一结构例相比,磁铁插入孔32的数量较多,因此,磁铁插入孔32的周向长度变短。因此,与第一结构例相比,磁铁插入孔32被配置在接近转子铁心31的外周面的位置。与磁铁插入孔32同样地,永磁铁33的周向长度也比第一结构例(图1(A))短。[0069] 定子铁心1A具有极数的3倍的24个插槽12。因此,齿10的宽度比图1(A)所示的第一结构例窄。绕组2以分布式绕组的方式卷绕于各齿10,并含浸有清漆。[0070] 在图5所示的第三结构例中,转子3的极数为10。即,在转子3配设有10个永磁铁33。具体而言,转子铁心31具有沿周向等间隔地配置的10个磁铁插入孔32。1个磁铁插入孔32与定子铁心1A的插槽12中的3个插槽12相对。

[0071] 在该第三结构例中,由于与图4所示的第二结构例相比,磁铁插入孔32的数量进一步增多,因此,磁铁插入孔32的周向长度进一步变短。因此,与第二结构例相比,磁铁插入孔32被配置在更接近转子铁心31的外周面的位置。与磁铁插入孔32同样地,永磁铁33的周向长度也比第二结构例(图4)短。

[0072] 定子铁心1A具有极数的3倍的30个插槽12。因此,与图4所示的第二结构例相比,齿10的宽度进一步变窄。绕组2以分布式绕组的方式卷绕于各齿10,并含浸有清漆。

[0073] 在图6所示的比较例中,转子3的极数为4。即,在转子3配设有4个永磁铁33。具体而言,转子铁心31具有沿周向等间隔地配置的4个磁铁插入孔32。1个磁铁插入孔32与定子铁心1A的插槽12中的3个插槽12相对。[0074] 在该比较例中,由于与图1(A)所示的第一结构例相比,磁铁插入孔32的数量较少,因此,磁铁插入孔32的周向长度较长。因此,与第一结构例相比,磁铁插入孔32被配置在远离转子铁心31的外周面的位置。与磁铁插入孔32同样地,永磁铁33的周向长度也比第一结构例(图1(A))长。[0075] 定子铁心1A具有极数的3倍的12个插槽12。因此,齿10的宽度比图1(A)所示的第一结构例宽。绕组2以分布式绕组的方式卷绕于各齿10,并含浸有清漆。[0076] 如果将转子3的极数设为6极以上,则与将极数设为4极的情况相比,能够使永磁铁33不易产生退磁。这是因为,由于极数的增加,作用于1个永磁铁33的退磁磁通(由绕组2的电流产生并使永磁铁33产生退磁的磁通)减少。像这样,由于通过极数的增加而使退磁不易产生,因此,能够减少以提高矫顽力为目的而添加的镝的含有量。

[0077] 图7(A)是表示镝的含有量与矫顽力的关系的图表。此外,在该图7(A)中,仅示出了矫顽力相对于镝的含有量的变化的倾向。图7(B)是表示镝的含有量与剩余磁通密度的关系的图表。此外,剩余磁通密度的值只不过为一例。[0078] 由图7(A)及(B)可知,在镝的含有量增加时,矫顽力大致成正比地增加,相对于此,剩余磁通密度下降。例如,在镝的含有量从0重量%增加到6重量%时,剩余磁通密度从1.39T(特斯拉)减少到1.24T。

[0079] 像这样,镝能够提高矫顽力,另一方面,会使剩余磁通密度下降。因此,通过使镝的含有量减少,从而能够提高剩余磁通密度。其结果是,可以使为了得到作为目标的输出而所需要的电流值变小,能够降低由电阻产生的损失(铜损)。[0080] 在本实施方式中,将构成永磁铁33的稀土类磁铁中的镝的含有量设为0~4重量%(最优选的是,为0%)。根据图7(B),将镝的含有量设为0~4重量%时的剩余磁通密度与1.32T~1.39T的范围相当。

[0081] 由于镝的供给不稳定,所以在镝的含有量较多时,容易成为制造成本上升的原因。因此,使镝的含有量减少会带来制造成本的降低。

[0082] 而且,通过将转子3的极数设为6极以上,与将极数设为4极的比较例(图6)相比,能够将永磁铁33配置在转子铁心31的外周侧。其结果是,能够较宽地确保比永磁铁33靠径向内侧的区域。[0083] 图8(A)及(B)是在图6所示的比较例的转子3(4极)和图4所示的第二结构例的转子3(8极)中对比永磁铁33靠径向内侧的面积进行比较的图。如图8(A)所示,在4极的转子3中,在比永磁铁33靠径向内侧的位置确保了正方形的区域。将该区域的面积设为转子内径侧面积A1。如图8(B)所示,在8极的转子3中,在比永磁铁33靠径向内侧的位置确保了八边形的区域。将该区域的面积设为转子内径侧面积A2。

[0084] 对图8(A)与(B)进行比较,可知8极的转子3的转子内径侧面积A2比4极的转子3的转子内径侧面积A1大。[0085] 图9是表示转子3的极数与转子内径侧面积的关系的图表。转子内径侧面积并不是随着极数的增加而单调地增加,而是以8极为峰值,然后转为减少。即,在转子3为10极的情况下,与8极的情况相比,转子内径侧面积减少。因此,在较大地确保转子内径侧面积方面,优选为6极以上且10极以下。[0086] 图10是表示在图1(A)所示的电动机100的转子3中在比永磁铁33靠径向内侧的区域设置有贯通孔38的结构的剖视图。在使用电动机100作为制冷循环的压缩机(参照图20)的情况下,作为制冷剂的流路,设置有沿轴向贯通转子铁心31的贯通孔38。贯通孔38的总面积越大,则通过贯通孔38的制冷剂的流量越会增加,因此,能够提高压缩效率,能够使制冷循环高效率化。因此,转子内径侧面积(即,能够形成贯通孔38的区域的面积)越大,则在使制冷循环高效率化方面越有利。[0087] 在该实施方式1中,通过将转子3的永磁铁33的数量(第一数量)设为6~10(6~10极),从而能够较大地确保转子内径侧面积。由此,能够提高使用电动机100作为压缩机的情况下的压缩效率,能够使制冷循环高效率化。[0088] 而且,通过将转子3设为6极以上,与将转子3设为4极的情况相比,能够缩短绕组2的周长。此外,绕组2的周长是指绕组2的卷绕于齿10的长度。绕组2的周长的缩短有助于降低在绕组2的由电阻产生的损失(铜损)。以下,对绕组2的周长进行说明。[0089] 图11(A)是用于说明在转子3为4极的情况下(图6)卷绕于齿10的1个绕组2的周长的示意图。图11(B)是用于说明在转子3为6极的情况下(图1)卷绕于齿10的1个绕组2的周长的示意图。[0090] 如图11(A)所示,将转子3为4极的情况下的齿10的截面设为宽度即周向长度为“a”、轴向长度为“b”的长方形。在转子3为6极的情况下,齿10的数量从12增加到18(即,与极数成正比地增加)。因此,如图11(B)所示,1个齿10的周向长度(插槽间距)为4/6倍。另一方面,对于齿10的轴向长度(b)而言,无论极数如何,均为恒定。[0091] 为了使齿10的磁通密度恒定,需要使通过1个齿10的磁通量与极数成反比。由于磁通量与1个绕组2的匝数成正比,所以1个绕组2的匝数与极数成反比。因此,如果将转子3为4极的情况下的1个绕组2的匝数设为N,则在转子3为6极的情况下,1个绕组2的匝数为(4/6)×N。[0092] 如果将转子3为4极的情况下的1个绕组2的周长设为L4,则该周长L4由下式(2)表示。[0093] [数学式2][0094] L4=(2a+2b)×N×4=8N(a+b)…(2)[0095] 同样地,在转子3为6极的情况下,齿10的周向长度为(4/6)a,轴向长度为b,匝数为(4/6)N,因此,1个绕组2的周长L6由下式(3)表示。[0096] [数学式3][0097][0098] 另外,在用p表示转子3的极数时,齿10的周向长度为(4/p)a,轴向长度为b,匝数为(4/p)N,因此,1个绕组2的周长Lp由下式(4)表示。[0099] [数学式4][0100][0101] 由式(2)~(4)可知,随着极数p增加,绕组2的周长Lp缩短。[0102] 图12是表示使极数从2极变化到12极的情况下的绕组2的周长Lp的算出结果的图表。在此,将转子3为4极的情况下的齿10的周向长度a设为60mm,将轴向长度b设为60mm,将匝数N设为30。[0103] 由图12可知,如果使转子3的极数从4极增加到6极,则能够使1个绕组2的周长降低16.7%。另外,可知在极数超过10极时,绕组2的周长相对于极数的增加的减少变得平稳,成为饱和状态。

[0104] 由该结果可知,通过将转子3的极数设在6极~10极的范围(即,将永磁铁33的数量设为6~10),从而能够缩短绕组2的周长,由此,能够降低由绕组2的电阻产生的损失(铜损)。[0105] 此外,在实施方式1的上述各结构例中,永磁铁33的数量(第一数量)与磁铁插入孔32的数量(第二数量)相同。但是,也可以是在1个磁铁插入孔32中插入2个以上的永磁铁33的结构,因此,也存在磁铁插入孔32的数量(第二数量)比永磁铁33的数量(第一数量)少的情况。

[0106] 如以上说明的那样,在本发明的实施方式1的电动机100中,由铝形成的绕组2以分布式绕组的方式卷绕于定子铁心1A,且由清漆覆盖。转子3的永磁铁33的数量(第一数量)为6以上且10以下,永磁铁33含有钕、铁、硼及镝,镝的含有量为0~4重量%。

[0107] 像这样,通过将永磁铁33的数量设为6~10个(6~10极),从而能够使永磁铁不易产生退磁,能够将镝的含有量减少为0~4重量%。通过减少镝的含有量,从而能够提高永磁铁33的剩余磁通密度,因此,能够使为了得到作为目标的输出而所需要的电流值变小。其结果是,能够降低由电阻产生的损失即铜损。[0108] 另外,由于通过使极数增加而使绕组2的周长缩短,因此,能够减少绕组2的电阻,能够进一步降低铜损。[0109] 另外,通过将永磁铁33的数量设为6~10个,从而能够在比转子3的永磁铁33靠径向内侧的位置确保较宽的区域。因此,能够增大设置于转子3的该区域的贯通孔38,能够提高使用电动机100的压缩机的压缩效率。[0110] 另外,通过以分布式绕组的方式卷绕绕组2,并含浸清漆(用清漆覆盖),从而能够补偿铝线的强度,另外,能够抑制表面的氧化。[0111] 另外,由于转子3的磁铁插入孔32在与转子铁心31的轴向正交的面内呈直线地延伸,因此,容易在比磁铁插入孔32靠径向内侧的位置确保较宽的区域。[0112] 另外,由于在转子3的磁铁插入孔32的周向的端部具有朝向转子铁心31的外周面地延伸的磁通屏障部34(空隙部),因此,能够抑制相邻的磁极间的漏磁通。[0113] 实施方式2.[0114] 接下来,对本发明的实施方式2进行说明。在该实施方式2中,通过在转子铁心31的比磁铁插入孔32靠径向外侧的位置设置沿周向延伸的狭缝35(第一狭缝),从而能够谋求漏磁通的抑制。另外,通过在转子铁心31的比磁铁插入孔32靠径向外侧的位置设置沿径向延伸的狭缝36(第二狭缝),从而能够谋求转矩脉动的抑制。[0115] 图13是放大地表示基于实施方式2的第一结构例的电动机的转子3的一部分的剖视图。狭缝35设置在转子铁心31的比磁铁插入孔32靠径向外侧的位置。狭缝35能够抑制磁通的流动,且会增大磁阻。狭缝35具有在转子铁心31的周向上较长的形状。狭缝35为空隙,但可以填充非磁性体。[0116] 狭缝35以与磁铁插入孔32的周向两端部相对的方式分别各配置有1个。另外,将狭缝35配置在与在磁铁插入孔32的周向两端部连续地形成的2个磁通屏障部34在周向的内侧相邻的位置。[0117] 通过像这样设置狭缝35,从而能够抑制从永磁铁产生的磁通越过极间而向相邻的永磁铁33流动(相邻的磁极间的漏磁通)。[0118] 在图13中仅示出了转子3的一部分,但该转子3的永磁铁33的数量(即,磁铁插入孔32的数量)为6个以上且10个以下即可。在转子铁心31,在比磁铁插入孔32靠径向内侧的位置设置有在实施方式1中说明的贯通孔38。转子3的其他结构及定子的结构与实施方式1相同。

[0119] 图14是放大地表示基于实施方式2的第二结构例的电动机的转子3的剖视图。在图14所示的第二结构例中,在转子铁心31的比磁铁插入孔32靠径向外侧的位置,除了上述狭缝35之外,还设置有在径向上较长的多个狭缝36(第二狭缝)。

[0120] 在此,相对于1个磁铁插入孔32,形成有多个(例如为8个)狭缝36。狭缝36配置于被配置在磁铁插入孔32的周向两端的2个狭缝35之间。狭缝36能够抑制磁通的流动,且会增大磁阻。[0121] 通过设置狭缝36,从而能够抑制转矩脉动。另外,通过设置狭缝36,从而能够使由绕组2的电流产生的磁通吸引转子铁心31的力减少,因此,能够抑制径向激振力。[0122] 由于铝线的比重较轻,为铜线的1/3左右,因此,在如上述那样由铝线构成绕组2时,电动机的重量变轻。因此,转矩脉动容易成为振动及噪音的原因。在该实施方式2中,通过设置狭缝36,从而能降低转矩脉动,能够抑制电动机的振动及噪音。[0123] 另外,通过设置狭缝35、36,还能够降低在转子3产生的径向激振力(径向的电磁激振力)。对于径向激振力而言,在由于组装偏差等主要原因而使得转子3的轴发生了偏心的情况下,由定子1的绕组2的电流产生的磁通吸引转子铁心31,由此会产生径向激振力。在设置狭缝35、36时,由于能够使由绕组2的电流产生的磁通吸引转子铁心31的力减少,所以能够抑制径向激振力。因此,能够进一步抑制电动机的振动及噪音。[0124] 此外,在图14中,相对于1个磁铁插入孔32,设置有8个狭缝36,但狭缝36的数量是任意的。另外,在图14中,在转子铁心31设置有沿周向延伸的狭缝35和沿径向延伸的狭缝36这双方,但也可以仅设置沿径向延伸的狭缝36。[0125] 图15及图16是表示在不具有狭缝35的转子3(图1(A))和具有狭缝35的转子3(图13)的极间部的磁通的流动的模拟结果的示意图。如图15所示,在不具有狭缝35的转子3中,如在图中用圆圈D包围的那样,从永磁铁33产生的磁通通过转子铁心31的外周部分及定子铁心1A而向相邻的永磁铁33流动。即,产生了在极间通过并流动的漏磁通。该漏磁通是无助于电动机的驱动力的产生的无用的磁通。

[0126] 另一方面,如图16所示,在具有狭缝35的转子3(图13)中,如在图中用圆圈D包围的那样,在极间通过并流动的磁通减少。这是因为,配置于磁铁插入孔32的周向端部的狭缝35会妨碍磁通的流动,极间的磁阻增加。像这样,通过在转子铁心31的外周侧设置狭缝35,从而能够抑制漏磁通,能够使有助于电动机的驱动力的产生的有效的磁通增加。因此,能够将为了得到作为目标的输出而所需要的电流值抑制得较小,能够降低铜损。[0127] 图17是表示转子3不具有狭缝的电动机(图1(A))、转子3具有狭缝35的电动机(图13)、和转子3具有狭缝35及狭缝36的电动机(图14)的各自的转矩变动的数值解析结果的图表。图17的纵轴为转矩,横轴为转子3的旋转角(电角度)。

[0128] 在图17中,曲线C1表示转子3不具有狭缝的电动机(图1(A))的转矩变动。曲线C2表示转子3具有狭缝35的电动机(图13)的转矩变动。曲线C3表示转子3具有狭缝35及狭缝36的电动机(图14)的转矩变动。[0129] 图18是表示根据图17所示的曲线C1、C2、C3而分别算出的转矩脉动的值的图表。由图17及图18可知,在转子3设置有狭缝35及狭缝36的电动机(曲线C3)中,转矩脉动大幅地减少。[0130] 如以上说明的那样,在本发明的实施方式2中,通过在转子铁心31的永磁铁33的径向外侧(即,磁铁插入孔32的径向外侧)设置沿周向延伸的狭缝35,从而能够抑制漏磁通的产生。[0131] 特别是,通过将狭缝35配置成与永磁铁33的周向两端部相对,从而能够有效地抑制漏磁通的产生。[0132] 另外,通过在转子铁心31的永磁铁33的径向外侧设置沿径向延伸的狭缝36,从而能够进一步抑制转矩脉动。在由铝线构成绕组2的情况下,由于电动机的轻量化,以转矩脉动为起因,容易产生振动及噪音,但在该实施方式2中,通过抑制转矩脉动,从而能够抑制振动及噪音。[0133] <空气调节装置>[0134] 接下来,对使用上述各实施方式的电动机的空气调节装置进行说明。[0135] 图19是表示使用各实施方式的电动机的空气调节装置400的结构的图。空气调节装置400具备室外机401、室内机402、以及将室外机401与室内机402连接的制冷剂配管403。[0136] 室外机401具备作为送风机的室外送风机405。室内机402具备室内送风机407。在图19中还示出了在室外机401压缩制冷剂的压缩机408。[0137] 室外机401的室外送风机405具备电动机100,在所述电动机100中应用了在各实施方式中说明的电动机。在电动机100的轴37(图1(A))安装有叶片406。在电动机100的转子3(图1(A))旋转时,安装于轴37的叶片406旋转,并向室外送风。[0138] 在空气调节装置400进行制冷运转的情况下,利用室外送风机405的送风,将被压缩机408压缩后的制冷剂在冷凝器(未图示)中冷凝时释放出的热量向室外释放。[0139] 如上所述,由于各实施方式的电动机能够降低制造成本,并能够抑制铜损,因此,能够降低空气调节装置400的制造成本,另外,能够提高运转效率。另外,由于在实施方式2中说明的电动机能够抑制振动及噪音,因此,能够将空气调节装置400的振动及噪音抑制为基准值以下。[0140] 此外,在此,在室外机401的室外送风机405的电动机100中,应用了在各实施方式中说明的电动机,但也可以在室内机402的室内送风机407中应用各实施方式的电动机。[0141] <涡旋压缩机>[0142] 接下来,对使用上述各实施方式的电动机的涡旋压缩机进行说明。[0143] 图20是表示使用上述各实施方式的电动机的涡旋压缩机500的结构的剖视图。[0144] 涡旋压缩机500在密闭容器502内具备:压缩机构510、驱动压缩机构510的电动机100、将压缩机构510与电动机100连结的主轴501、对主轴501的压缩机构510的相反侧的端部(副轴部)进行支承的副框架503、以及积存于密闭容器502的底部的油槽(日文:油だめ)

505的冷冻机油504。

[0145] 压缩机构510具备:以在各个板状涡旋齿之间形成压缩室的方式组合的固定涡旋件511及摆动涡旋件512、十字环513、柔性框架514、以及引导框架515。[0146] 将贯通密闭容器502的吸入管506压入固定涡旋件511。另外,贯通密闭容器502地设置有排出管507,所述排出管507将从固定涡旋件511的排出端口排出的高压的制冷剂气体向外部(制冷循环)排出。[0147] 在密闭容器502通过焊接而固定有玻璃端子508,所述玻璃端子508用于将电动机100的定子1与驱动电路电连接。在电动机100中应用各实施方式的电动机。

[0148] 如上所述,由于各实施方式的电动机能够降低制造成本,并能够抑制铜损,因此,能够降低涡旋压缩机500的制造成本,并能够提高运转效率。另外,由于在实施方式2中说明的电动机能够抑制振动及噪音,因此,能够将涡旋压缩机500的振动及噪音抑制为基准值以下。[0149] 此外,在此,作为压缩机的一例,对涡旋压缩机500进行了说明,但各实施方式的电动机也可以应用于涡旋压缩机500以外的压缩机。[0150] 以上,具体地说明了本发明的优选的实施方式,但本发明并不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够进行各种改良或变形。[0151] 附图标记说明[0152] 1定子,1A定子铁心,10齿,11轭部,12插槽,2线圈,3转子,31转子铁心,32磁铁插入孔,33永磁铁,34磁通屏障部,35狭缝(第一狭缝),36狭缝(第二狭缝),37轴,38贯通孔,100电动机,400空气调节装置,401室外机,402室内机,403制冷剂配管,405送风机,406叶片,500涡旋压缩机(压缩机),501主轴,502密闭容器,510压缩机构。



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“电动机、送风机、压缩机及空气调节装置” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
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