永磁式旋转电机以及使用该永磁式旋转电机的压缩机制造技术

本发明专利技术提供一种能够在高速区域，不使电动机效率、控制特性等性能降低，且抑制q轴磁通所带来的影响的电压相位的进移所引起的功率因数降低的小型且高效率的永磁式旋转电机。在将永久磁铁的磁通轴设为d轴、将与该d轴电角度正交的轴设为q轴时，转子形成为在q轴上形成有向内周侧凹陷的凹部，且凹部与齿部的间隙比d轴上的外周部与定子的齿部的间隙大，该凹部形成为由大致梯形形状形成，并且外周侧的左右两端的开度θp2比内周侧的左右两端的开度θp1大，将开度θp2形成在电角度大致60度的范围内，另外，在磁铁插入孔的外周侧的d轴附近，不形成狭缝，而在从d轴分离预定的距离以上的左右两侧形成多个狭缝。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在转子具备磁场用的永久磁铁的永磁式旋转电机，特别是涉及适用于空调、冰箱、冷库或者食品橱窗等的压缩机的永磁式旋转电机。
技术介绍
以往，在这种永磁式旋转电机中，在定子绕线采用集中卷，在磁场采用稀土族的钕永久磁铁，从而实现小型且高效率化。然而，另一方面，存在伴随着基于小型且高效率化的输出密度的增加的铁芯的非线性磁特性的问题，并且，因集中卷的采用使空间高次谐波磁通增大，相对于这些也谋求各种对策。例如，在日本特开2008－245384号公报所记载的永磁式旋转电机中，提出了设置从埋设于转子的永久磁铁的外周侧向转子外周侧延伸的利用蚀刻加工的多个狭缝。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008－245384号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题通过集中卷定子的采用、高磁通密度磁铁的采用，永磁式旋转电机的效率显著地提高。相反，相对于分布卷定子，在集中卷定子中，成为高次谐波磁通原理上增加，除此之外，高磁通密度的永久磁铁促进其高次谐波磁通的结果。换句话说，伴随着基于小型且高效率化的输出密度的增加的铁芯的非线性性也增加，特别地，在负荷扭矩较大的情况下，存在功率因数的降低所引起的扭矩(输出)不足的问题。与此相对，在专利文献1中，设置从埋设于转子的永久磁铁的外周侧向转子外周侧延伸的利用蚀刻加工的多个狭缝，由此减少间隙面的高次谐波磁通。据此，能够使感应电动势波形正弦波化且使电枢电流正弦波化，减少感应电动势与电枢电流的相互作用所产生的高次谐波磁通。然而，例如在专利文献1的专利技术中，永磁式旋转电机虽能够在中低速区域获得高效率，但在高速区域，在负荷扭矩较大的情况下，或者使马达的电枢绕线增加而成为高电感的情况下，因扭矩电流而产生的磁通(q轴磁通)的影响增大，因此电压相位进移而使功率因数降低。其结果，永磁式旋转电机产生无法通过变频器等驱动装置高扭矩且高效率地进行控制的问题。本专利技术的目的在于提供一种能够在高速区域，不使电动机效率、控制特性等性能降低，且抑制伴随着q轴磁通的影响的电压相位的进移所引起的功率因数降低的小型且高效率的永磁式旋转电机以及使用该永磁式旋转电机的压缩机。用于解决课题的方案若对用于实现上述目的的本专利技术的一个例子进行说明，则本专利技术的永磁式旋转电机具备：定子，具有供电枢绕线卷绕的齿部；转子，与上述定子隔开间隙进行配置；多个磁铁插入孔，形成于上述转子；以及永久磁铁，分别配置于上述多个磁铁插入孔，在将上述永久磁铁的磁通轴设为d轴、将与该d轴电角度正交的轴设为q轴时，上述转子形成为，在q轴上形成有向内周侧凹陷的凹部，并且上述凹部与上述齿部的间隙比d轴上的外周部与上述定子的上述齿部的间隙大，上述凹部形成为，由大致梯形形状形成，并且外周侧的左右两端的开度θp2比内周侧的左右两端的开度θp1大，使上述开度θp2形成电角度大致60度的范围内，另外，在上述磁铁插入孔的外周侧，不在d轴附近形成狭缝，而在从d轴分离预定的距离以上的左右两侧形成多个狭缝。专利技术的效果如上述那样，根据本专利技术，能够提供一种能够不使电动机效率且控制特性等性能降低，且抑制伴随着q轴磁通的影响的电压相位的进移所引起的功率因数降低的小型且高效率的永磁式旋转电机以及使用该永磁式旋转电机的压缩机。在以下的实施例中，对本专利技术的其他的构成、作用、效果详细地进行说明。附图说明图1是本专利技术的永磁式旋转电机的实施例1的剖视图。图2是表示本专利技术的永磁式旋转电机的实施例1的转子铁芯形状的剖视图。图3是现有专利技术的永磁式旋转电机的矢量图的示意图。图4是本专利技术的永磁式旋转电机的矢量图的示意图。图5是本专利技术的永磁式旋转电机的实施例1的扭矩。图6是表示本专利技术的永磁式旋转电机的实施例2的转子铁芯形状的剖视图。图7是本专利技术的压缩机的剖面构造。具体实施方式以下，使用图1～7对本专利技术的实施例详细地进行说明。在各图中，共用的附图标记表示同一部件。另外，此处，示出了六极的永磁式旋转电机，将转子的极数与定子的插口数的比设为2:3，但通过其他的极数、插口数的比，也能够获得大致相同的效果。实施例1图1是本专利技术的实施例1的永磁式旋转电机的剖视图。在图1中，永磁式旋转电机1由定子2以及在定子2的内侧隔开预定的间隙地配置并且与轴一同旋转的转子3构成。定子2构成为在轴向层叠有定子铁芯6(电磁钢板)，并具有圆环形状的芯部背部5以及从芯部背部5朝向径向内侧突出的多个齿部4。多个齿部4在周向隔开大致相等间隔地排列。在邻接的齿部4之间形成有插口7，在该插口7以包围齿部4的方式卷装有集中卷的电枢绕线8(由三相绕线的U相绕线8a、V相绕线8b、W相绕线8c构成)。此处，本实施例的永磁式旋转电机1为六极九插口，因此插口间距为电角度120度。图2是本实施例的永磁式旋转电机的转子铁芯的剖视图。在图2中，转子3构成为层叠有在其中心形成轴孔15的转子铁芯12，在外周侧隔开大致相等间隔形成有多个凸部。这些多个凸部17朝向外周侧成为凸状，在各自的凸部17的外周侧表面的附近形成有多个大致直线形状的永久磁铁插入孔13。在多个永久磁铁插入孔13的每一个插入有例如由稀土族的钕构成的永久磁铁14。此处，将永久磁铁14的磁极产生的磁通的方向，换句话说永久磁铁14的长边方向中心与旋转轴中心连接的轴设为d轴(磁通轴)，将与该d轴电气、磁性地正交的轴(永久磁铁之间的轴)设为q轴。转子3在配置于邻接的凸部17的永久磁铁14的磁极之间的q轴上设置有向内周侧凹陷的凹部11。各个凸部17位于比凹部11更靠外周侧，并由与定子2的齿部4的间隙长(间隙)成为最短的g1的最外周部和成为比g1长的间隙长的g2的外周部构成。转子3的凸部17的具有上述间隙长g1的圆弧形状的最外周部构成为，其外周形状为圆弧状，电角度θp为90°～120°。另外，转子3不在永久磁铁插入孔13(永久磁铁14)的外周侧的d轴附近形成狭缝，而在从d轴分离预定的距离以上的左右两侧以夹持d轴的方式对称地形成有多个狭缝10(10a～10d)。另外，这些多个狭缝伴随着朝向外周侧，而向各自对应的永久磁铁14的中心侧倾斜，由此，永久磁铁14的磁通能够集中于齿部4。由此可知，通过该狭缝10，能够使感应电动势波形正弦波化且使电枢电流正弦波化，从而能够减少感应电动势与电枢电流的相互作用所产生的高次谐波磁通。因此，即使在本构造中，也设置狭缝10来抑制电枢反作用，减少机内磁通的高次谐波成分。图3是以往专利技术的实施例的永磁式旋转电机的矢量图的示意图。在图中，(a)是低速且低负荷扭矩时，(b)是高速且高负荷扭矩时的永磁式旋转电机的矢量图。此处，Φm表示通过永久磁铁14在d轴流经的磁通，由固定值表示。作为运转过程中在定子流经电流而产生的磁通，在用于进行永磁式旋转电机的控制的坐标系d－q轴中，存在由d轴电流产生的磁通Φd和由q轴电流产生的磁通Φq。而且，作为永磁式旋转电机的整体的磁通亦即主磁通Φ1接受这些Φm与Φd、Φq的影响而决定，若该Φ1决定，则施加电压V1、马达(电枢)电流I1决定，由此功率因数决定。在图3(a)的低速且低负荷扭矩时，永磁式旋转电机的主磁通Φ1与永久磁铁的磁通Φm的相位即便在专利文献1的方式中也不会较大地偏移，因此能够稳定地驱动永磁式旋转电机。换句话说，从感应电压Em下降的施加电压V1的电压下降、d轴以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁式旋转电机，具备：定子，具有供电枢绕线卷绕的齿部；转子，与所述定子隔开间隙进行配置；多个磁铁插入孔，形成于所述转子；以及永久磁铁，分别配置于所述多个磁铁插入孔，所述永磁式旋转电机的特征在于，在将所述永久磁铁的磁通轴设为d轴、将与该d轴电角度正交的轴设为q轴时，所述转子形成为，在q轴上形成有向内周侧凹陷的凹部，并且所述凹部与所述齿部的间隙比d轴上的外周部与所述定子的所述齿部的间隙大，所述凹部形成为，由大致梯形形状形成，并且外周侧的左右两端的开度θp2比内周侧的左右两端的开度θp1大，使所述开度θp2形成在电角度大致60度的范围内，另外在所述磁铁插入孔的外周侧，不在d轴附近形成狭缝，而在从d轴分离预定的距离以上的左右两侧形成多个狭缝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.17 JP 2014-0851141.一种永磁式旋转电机，具备：定子，具有供电枢绕线卷绕的齿部；转子，与所述定子隔开间隙进行配置；多个磁铁插入孔，形成于所述转子；以及永久磁铁，分别配置于所述多个磁铁插入孔，所述永磁式旋转电机的特征在于，在将所述永久磁铁的磁通轴设为d轴、将与该d轴电角度正交的轴设为q轴时，所述转子形成为，在q轴上形成有向内周侧凹陷的凹部，并且所述凹部与所述齿部的间隙比d轴上的外周部与所述定子的所述齿部的间隙大，所述凹部形成为，由大致梯形形状形成，并且外周侧的左右两端的开度θp2比内周侧的左右两端的开度θp1大，使所述开度θp2形成在电角度大致60度的范围内，另外在所述磁铁插入孔的外周侧，不在d轴附近形成狭缝，而在从d轴分离预定的距离以上的左右两侧形成多个狭缝。2.根据权利要求1所述的永磁式旋转电机，其特征在于，所述凹部通过连接内周侧直线部、旋转方向侧直线部以及逆旋转方向侧直线部而形成，其中，所述内周侧直线部以沿着旋转方向的方式配置于邻接的所述永久磁铁之间，所述旋转方向侧直线部配置成从该内周侧直线部的旋转方向侧端部向旋转方向侧扩大，所述逆旋转方向侧直线部配置成从所述内周侧直线部的逆旋转方向侧端部向逆旋转方向侧扩大。3.根据权利要求2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，所述转子在外周侧具备凸状的多个凸部，所述凹部的所述旋转方向侧直线部在外周侧端部与邻接的所述凸部的大致直线状的旋转方向侧切割部连接，该旋转方向侧切割部形成为伴随着...

【专利技术属性】
技术研发人员：高畑良一，林曾弘，长谷川修士，中村聪，
申请(专利权)人：江森自控日立空调技术香港有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81