CN107408850B - 永久磁铁埋入型电动机、送风机以及制冷空调机 - Google Patents

Abstract

永久磁铁埋入型电动机(30)具备：定子芯(1)，其具备磁轭(1a)以及从磁轭(1a)在径向朝内突出的多个齿(3)；转子芯(7)，其配置在定子芯(1)的内侧，具有在周向按照等间隔形成的多个磁铁***孔(11)；以及多个永久磁铁(8)，它们分别***到多个磁铁***孔(11)，分别配置成将转子芯(7)的径向作为短边方向并将与该径向正交的方向作为长边方向。所述多个永久磁铁各自的所述长边方向上的两个端部分别与形成***有该永久磁铁的所述磁铁***孔的一部分的空间部邻接。在将齿(3)的基部(3a)的宽度设为S1，将齿(3)的前端部(3b)的宽度设为S2，将长边方向上的永久磁铁(8)的宽度设为R1，将磁铁***孔(11)的延伸方向的宽度设为R2时，S1≤R1<S2且S1≤R2－R1成立。

Description

永久磁铁埋入型电动机、送风机以及制冷空调机

技术领域

本发明涉及利用由埋入于转子的永久磁铁产生的磁场和由在缠绕于定子的线圈中流过的电流产生的磁场来使转子旋转的永久磁铁埋入型电动机、送风机以及制冷空调机。

背景技术

在专利文献1中，公开有实施了集中卷绕而成的10极12槽的永久磁铁埋入型电动机。该永久磁铁埋入型电动机的定子芯具备从磁轭在径向朝内突出的多个齿，各齿在前端部具有在周向扩展的凸缘部。在将凸缘部中的转子的旋转方向前方侧称为旋转方向前方侧凸缘部，将凸缘部中的转子的旋转方向后方侧称为旋转方向后方侧凸缘部时，旋转方向后方侧凸缘部与旋转方向前方侧凸缘部相比，构成为在轴向的一部分更多地包含非磁性体部。通过这样的结构，大幅地降低了容易产生磁饱和的旋转方向后方侧凸缘部的铁损。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－114952号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所记载的永久磁铁埋入型电动机中，存在如下的课题：由于在轴向的一部分更多地包含非磁性体部的旋转方向后方侧凸缘部，永久磁铁的端部容易退磁。另外，在专利文献1所记载的永久磁铁埋入型电动机中，永久磁铁的使用量大，导致成本高。

本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供一种抗退磁能力提高并抑制了永久磁铁的使用量的永久磁铁埋入型电动机。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，达到目的，本发明的永久磁铁埋入型电动机具备：定子芯，所述定子芯具备环状的磁轭以及多个齿，所述多个齿在所述磁轭的内侧在所述磁轭的周向按照等间隔排列，所述多个齿分别从所述磁轭在所述磁轭的径向朝内突出；环状的转子芯，所述环状的转子芯配置在所述定子芯的内侧，具有在周向按照等间隔形成的多个磁铁***孔；以及多个永久磁铁，所述多个永久磁铁分别***到所述多个磁铁***孔，分别配置于与假想的正多边形的边对应的位置，所述假想的正多边形具有与所述磁铁***孔的个数相同的角数，所述多个永久磁铁分别被配置成将所述转子芯的径向作为短边方向并将与该径向正交的方向作为长边方向，所述多个齿的每一个具备：基部，所述基部从所述磁轭在所述磁轭的径向上朝内突出，并且在与所述磁轭的径向正交的方向上的宽度为固定的；以及前端部，所述前端部设于所述基部的内侧，在与所述磁轭的径向正交的方向上的宽度比所述基部的宽度宽，所述多个永久磁铁各自的所述长边方向上的两个端部分别与形成所述磁铁***孔的一部分的空间部邻接，所述磁铁***孔***有所述永久磁铁，在将所述基部的宽度设为S1，将所述前端部的宽度设为S2，将所述长边方向上的所述永久磁铁的宽度设为R1，将沿着所述磁铁***孔的延伸方向的所述磁铁***孔的宽度设为R2时，满足S1≤R1<S2且S1≤R2－R1的关系。

发明效果

根据本发明，实现抗退磁能力提高、抑制永久磁铁的使用量的效果。

附图说明

图1是表示实施方式1的永久磁铁埋入型电动机的结构的剖视图。

图2是实施方式1中的图1的局部放大图。

图3是实施方式2中的转子的局部放大图。

图4是表示实施方式3的制冷空调机的结构的图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式的永久磁铁埋入型电动机、送风机以及制冷空调机。此外，本发明并不被该实施方式限定。

实施方式1.

图1是表示本实施方式的永久磁铁埋入型电动机的结构的剖视图，图2是图1的局部放大图。此外，图1是与转子9的旋转轴6正交的剖面。

永久磁铁埋入型电动机30具备：环状的定子5；以及转子9，所述转子9隔着间隙10配置在定子5的内侧。定子5具备：环状的定子芯1；以及线圈4，所述线圈4缠绕于定子芯1。转子9具备：环状的转子芯7，所述环状的转子芯7固定于旋转轴6；以及10个永久磁铁8，所述10个永久磁铁8被埋入于转子芯7。

通过在将电磁钢板一张一张冲裁之后将被冲裁的电磁钢板层叠多张而构成定子芯1。对于电磁钢板的厚度而言，通常是0.2mm至0.5mm。定子芯1具备：环状的磁轭1a；以及12个齿3，所述12个齿3在磁轭1a的内侧在磁轭1a的周向按照等间隔排列，从磁轭1a在磁轭1a的径向朝内突出。在磁轭1a的周向邻接的齿3之间形成槽2，所述槽2是由邻接的齿3和磁轭1a划分的空间。槽2的个数为12个。

齿3具备：基部3a，所述基部3a从磁轭1a在磁轭1a的径向朝内突出，并且所述基部3a在与磁轭1a的径向正交的方向上的宽度为固定的；和前端部3b，所述前端部3b设于基部3a的内侧，所述前端部3b在与磁轭1a的径向正交的方向上的宽度比基部3a的宽度宽。即，基部3a在磁轭1a的径向延伸，其宽度在径向上为固定的。另一方面，前端部3b为凸缘状或者伞状，磁轭1a的周向上的前端部3b的两侧相对于基部3a在周向突出。此外，前端部3b为在周向对称的形状。这样，通过使前端部3b形成为凸缘状或者伞状，从而使埋入于转子9的永久磁铁8的磁力有效地与齿3交链，成为能够提高转矩的构造。

线圈4缠绕于齿3。线圈4是对绕组进行集中卷绕而得到的。即，线圈4是将绕组直接卷绕于齿3的基部3a而构成的。另外，线圈4的绕组的接线为3相的三角形接线。此外，在图1中，省略各个绕组的剖面，一体地描绘线圈4。另外，在图2中，省略了线圈4的图示。

旋转轴6配置在定子5的轴线上。转子9固定于旋转轴6。在转子9与定子5之间设有间隙10，成为转子9能够以旋转轴6为中心进行旋转的构造。对于间隙10而言，通常是0.3mm至1mm。

与定子芯1同样地，通过在将电磁钢板一张一张冲裁之后将被冲裁的电磁钢板层叠多张而构成转子芯7。对于电磁钢板的厚度而言，通常是0.2mm至0.5mm。在转子芯7中，10个磁铁***孔11在转子芯7的周向等间隔地形成。10个磁铁***孔11的每一个配置于与正十边形的各边对应的位置，所述正十边形是与磁铁***孔11的个数相同的角数的假想的正多边形。即，磁铁***孔11是将短边方向作为转子芯7的径向并将长边方向作为与转子芯7的径向正交的方向的形状。磁铁***孔11形成于转子芯7的外周边缘部。10个永久磁铁8分别被***于10个磁铁***孔11。因此，10个永久磁铁8的每一个配置于与正十边形的各边对应的位置，所述正十边形是与磁铁***孔11的个数相同的角数的假想的正多边形。永久磁铁8通过被压入到磁铁***孔11，或者通过被涂敷粘接剂，从而固定于转子芯7。

永久磁铁8为厚度固定的平板状。永久磁铁8的剖面为长方形形状。该情况下的剖面是与转子芯7的轴向正交的剖面。此外，与转子芯7的轴向正交的剖面是与磁轭1a的轴向正交的剖面，是与转子9的旋转轴6正交的剖面。永久磁铁8被配置成将转子芯7的径向作为短边方向并将与该径向正交的方向作为长边方向。即，在永久磁铁8被***到磁铁***孔11内的状态下，永久磁铁8的短边方向成为转子芯7的径向，与该短边方向正交的方向成为永久磁铁8的长边方向。此外，该情况下的转子芯7的径向被定义在永久磁铁8的磁极中心。磁铁***孔11在永久磁铁8的长边方向直线地延伸。10个永久磁铁8被磁化成在转子芯7的周向上N极和S极交替。这样，构成10极的转子9，因此构成10极12槽的电动机。永久磁铁8是稀土类磁铁或者铁氧体磁铁。此处，稀土类磁铁例如以钕、铁或者硼为主要成分。

永久磁铁8的长边方向上的永久磁铁8的两个端部分别与1对空间部12邻接。此处，空间部12是在永久磁铁8被***到磁铁***孔11的状态下在永久磁铁8的长边方向的两侧形成的空间，形成磁铁***孔11的一部分。即，1对空间部12是磁铁***孔11的两个端部。另外，空间部12在与永久磁铁8的长边方向相同的方向延伸。作为磁通屏障部的空间部12利用非磁性的空气层来限制磁通的流动。此外，空间部12还能够由非磁性材料填埋，所述非磁性材料例如为树脂。由此，能够可靠地进行永久磁铁8的定位固定。

如图1以及图2所示，在本实施方式中，构成为在将齿3的基部3a的宽度设为S1，将齿3的前端部3b的宽度设为S2，将永久磁铁8的长边方向上的永久磁铁8的宽度设为R1，将沿着磁铁***孔11的延伸方向的磁铁***孔11的宽度设为R2时，满足S1≤R1<S2且S1≤R2－R1的关系。此处，齿3的基部3a的宽度是与磁轭1a的径向正交的方向的宽度。同样地，齿3的前端部3b的宽度是与磁轭1a的径向正交的方向的宽度。另外，磁铁***孔11的宽度R2是从1对空间部12的一方至另一方的沿着磁铁***孔11的延伸方向的磁铁***孔11的宽度。磁铁***孔11的延伸方向也是磁铁***孔11的长边方向。此外，在图示例中，磁铁***孔11的宽度R2是永久磁铁8的长边方向上的磁铁***孔11的宽度。

如上所述，在本实施方式中，永久磁铁埋入型电动机30构成为S1≤R1<S2且S1≤R2－R1，特别是1对空间部12的宽度之和即(R2－R1)被设为齿3的基部3a的宽度即S1以上，所以即使在定子5形成的反磁场被施加于转子9的情况下，也由1对空间部12抑制反磁场被施加于永久磁铁8的端部，抑制永久磁铁8的端部的退磁，因此电动机的抗退磁能力提高。也就是说，通过将作为1对磁通屏障的1对空间部12的宽度之和设为提供反磁场扩展的基准的基部3a的宽度以上，从而抑制了退磁。

另外，通过如上所述构成，从而相比于以往，空间部12的宽度增大，所以抑制永久磁铁8的泄漏磁通，另一方面抑制永久磁铁8的使用量。由于永久磁铁8的使用量被抑制，所以在永久磁铁8为稀土类磁铁的情况下，成本被降低，能够提供廉价的永久磁铁埋入型电动机30。

进而另外，通过如上所述构成，从而永久磁铁8的磁通易于集中于齿3的基部3a，由此在线圈4产生的感应电压接近于基波，所以能够抑制感应电压的高次谐波分量。当感应电压的高次谐波分量被抑制时，电磁激振力变小，振动以及噪音被抑制，进而高次谐波分量所致的铁损被抑制。

另外，在图1以及图2中，永久磁铁埋入型电动机30构成为满足S2≤R2的关系。由于这样的结构，进一步抑制反磁场被施加于永久磁铁8的端部，能够进一步改善抗退磁能力。

在本实施方式中，将线圈4的绕组的接线设为三角形接线。一般在对电动机的绕组进行三角形接线的情况下，与对绕组进行星形接线的情况相比，绕组的长度为√3倍。因此，在绕组线占有率相同的条件下，对于进行了三角形接线的线圈而言，能够减小绕组的线材直径，能够改善绕组的卷绕作业性。但是，进行了三角形接线的线圈因三角形形状的电流路径而容易受到由感应电压的高次谐波分量产生的循环电流的影响，存在线圈的铜损增加的课题。相对于此，在本实施方式中，通过构成为S1≤R1<S2且S1≤R2－R1，从而能够抑制感应电压的高次谐波分量，所以即使在将线圈4的绕组的接线设为三角形接线的情况下，也能够抑制循环电流所致的线圈4的铜损，并改善绕组的卷绕作业性。

在本实施方式中，将永久磁铁埋入型电动机30设为10极12槽。由此，相比于极数以及槽数的其它组合，更加抑制感应电压的高次谐波分量，更加抑制振动以及噪音。此外，本实施方式还能够适用于除了10极12槽以外的结构。即，永久磁铁8以及磁铁***孔11的个数不限定于10个，只要是多个即可。另外，齿3以及槽2的个数不限定于12个，只要是多个即可。

实施方式2.

在实施方式1中，对永久磁铁8和1对空间部12配置在同一直线上的结构进行了说明，但在本实施方式中，对永久磁铁8和1对空间部12不配置在同一直线上的结构例进行说明。

图3是本实施方式中的转子9的局部放大图。此外，在图3中，对与图1以及图2所示的结构元件相同的结构元件标注相同的附图标记。空间部12具备区域12a和与区域12a连通的区域12b。此处，作为第1区域的区域12a在与永久磁铁8的长边方向相同的方向上延伸。即，永久磁铁8和1对区域12a配置在同一直线上。相对于此，作为第2区域的区域12b在转子芯7的径向朝外延伸。即，在本实施方式中，永久磁铁8与实施方式1相比，配置在转子芯7的径向内侧，并且空间部12在磁极间朝外弯曲。因此，磁铁***孔11在沿与永久磁铁8相同的方向直线地延伸的部分的两侧具备1对区域12b，所述1对区域12b相对于永久磁铁8的长边方向呈钝角，并在转子芯7的径向朝外延伸，磁铁***孔11作为整体在径向朝内呈凸状。另外，长边方向上的永久磁铁8的两个端部与区域12a邻接，所述区域12a在与永久磁铁8的长边方向相同的方向上直线地延伸。

在将区域12a的延伸方向的宽度设为R2a，将区域12b的延伸方向的宽度设为R2b时，磁铁***孔11的宽度R2由R2＝R1+2×(R2a+R2b)定义。一般而言，R2是从1对空间部12的一方至另一方的沿着磁铁***孔11的延伸方向的磁铁***孔11的宽度。R2也是磁铁***孔11的长边方向的宽度。

根据本实施方式，与实施方式1相比，使永久磁铁8配置在转子芯7的径向内侧，使空间部12在磁极间在转子芯7的径向上朝外弯曲，从而能够更加增大空间部12的长度，能够进一步改善抗退磁能力。本实施方式的其它结构、作用以及效果与实施方式1相同。

此外，空间部12的形状也可以是除了实施方式1、2所示的形状以外的形状。例如也可以平滑地连接区域12a和区域12b，使空间部12成为圆弧状。另外，还能够为如下的结构：将空间部12弯曲，使磁铁***孔11在径向上朝外呈凸状。

实施方式3.

图4是表示本实施方式的制冷空调机的结构的图。制冷空调机210具备室内机201和与室内机201连接的室外机202。室外机202具备送风机200a。室内机201具备送风机200b。送风机200a、200b分别具备实施方式1的永久磁铁埋入型电动机30。

根据本实施方式，送风机200a、200b具备实施方式1的永久磁铁埋入型电动机30，所以成为低噪音且高效率。因此，制冷空调机210成为低噪音且高效率。

此外，实施方式1的永久磁铁埋入型电动机30还能够搭载于空气调节机以外的电气设备，在该情况下，也能够得到与本实施方式同样的效果。

以上的实施方式所示的结构表示本发明的内容的一个例子，既能够与其它公知的技术进行组合，也能够在不脱离本发明的要旨的范围内对结构的一部分进行省略、变更。

附图标记说明

1：定子芯；1a：磁轭；2：槽；3：齿；3a：基部；3b：前端部；4：线圈；5：定子；6：旋转轴；7：转子芯；8：永久磁铁；9：转子；10：间隙；11：磁铁***孔；12：空间部；12a、12b：区域；30：永久磁铁埋入型电动机；200a、200b：送风机；201：室内机；202：室外机；210：制冷空调机。

Claims (7)

1.一种永久磁铁埋入型电动机，具备：

定子芯，所述定子芯具备环状的磁轭以及多个齿，所述多个齿在所述磁轭的内侧在所述磁轭的周向按照等间隔排列，所述多个齿分别从所述磁轭在所述磁轭的径向朝内突出；

环状的转子芯，所述环状的转子芯配置在所述定子芯的内侧，具有在周向按照等间隔形成的多个磁铁***孔；以及

多个永久磁铁，所述多个永久磁铁分别***到所述多个磁铁***孔，分别配置于与假想的正多边形的边对应的位置，所述假想的正多边形具有与所述磁铁***孔的个数相同的角数，所述多个永久磁铁分别被配置成将所述转子芯的径向作为短边方向，并将与该径向正交的方向作为长边方向，

所述多个齿的每一个具备：基部，所述基部从所述磁轭在所述磁轭的径向上朝内突出，并且在与所述磁轭的径向正交的方向上的宽度为固定的；以及前端部，所述前端部设于所述基部的内侧，在与所述磁轭的径向正交的方向上的宽度比所述基部的宽度宽，

所述多个永久磁铁各自的所述长边方向上的两个端部分别与形成所述磁铁***孔的一部分的空间部邻接，所述磁铁***孔***有所述永久磁铁，

在将所述基部的宽度设为S1，将所述前端部的宽度设为S2，将所述长边方向上的所述永久磁铁的宽度设为R1，将沿着所述磁铁***孔的延伸方向的所述磁铁***孔的宽度设为R2时，满足S1≤R1<S2且S1≤R2－R1的关系，

与所述永久磁铁的所述两个端部邻接的一对空间部，与所述永久磁铁配置在同一直线上，

所述R2-R1相当于所述一对空间部的宽度之和，

或者，

所述空间部具备与所述永久磁铁的所述两个端部邻接的一对第1区域，和与所述一对第1区域分别连通的一对第2区域，

所述一对第1区域与所述永久磁铁配置在同一直线上，

所述一对第2区域在所述转子芯的径向朝外延伸，

在将所述第1区域的延伸方向的宽度设为R2a，将所述第2区域的延伸方向的宽度设为R2b时，所述R2-R1由2×(R2a+R2b)来定义。

2.根据权利要求1所述的永久磁铁埋入型电动机，其中，

所述永久磁铁埋入型电动机满足S2≤R2的关系。

3.根据权利要求1所述的永久磁铁埋入型电动机，其中，

所述多个永久磁铁的每一个是稀土类磁铁。

4.根据权利要求1所述的永久磁铁埋入型电动机，其中，

所述永久磁铁的个数为10个，且由在所述磁轭的周向邻接的所述齿形成的槽的个数为12个。

5.根据权利要求1所述的永久磁铁埋入型电动机，其中，

所述永久磁铁埋入型电动机具备缠绕于所述齿的线圈，

所述线圈的绕组的接线为三角形接线。

6.一种送风机，其中，

所述送风机具备权利要求1至5中的任意一项所述的永久磁铁埋入型电动机。

7.一种制冷空调机，其中，

所述制冷空调机具备权利要求6所述的送风机。