安装有电动机的电气设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种安装有电动机的电气设备，上述电动机具备：转子铁芯（2）；永久磁铁插入孔（3），其在转子铁芯（2）的外周部沿周向形成有多个，并且分别在插入有永久磁铁（4）的状态下在两端部形成有向外周方向延伸的空隙（5）；以及永久磁铁（4），其分别插入于永久磁铁插入孔（3）中，在空隙（5）和转子铁芯（2）的外周之间形成有薄壁部（7），在空隙（5）中，在外周侧的两处形成有带有弧度的角部（P1、P2），角部（P1、P2）中任意一个的曲率半径为空隙（5）的周向宽度（t2）的一半以上。
【专利说明】安装有电动机的电气设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动机的转子、电动机、以及安装有电动机的电气设备。
【背景技术】
[0002]永久磁铁嵌入式电动机的转子是在转子内部嵌入永久磁铁的形状，并通过在永久磁铁端部设置空隙来抑制自永久磁铁的漏磁通。在该结构中，由于存在于转子外周和空隙之间的薄壁部的径向宽度越小则越减少漏磁通，因此，大多以尽量减小薄壁部的径向宽度的方式来进行设计。
[0003]此外，存在如下情况:若永久磁铁存在于转子表面，则在永久磁铁内部产生的涡电流变大而损失增加，因此，永久磁铁嵌入到转子内周侧。该情况下，为了减小薄壁部的径向宽度，空隙成为从永久磁铁端部朝向转子外周方向延伸的形状。
[0004]此外，在专利文献I中，在永久磁铁嵌入式电动机的转子中，通过使永久磁铁端部的空隙朝向转子内周方向弯曲来减少因旋转时的离心力而产生的应力集中。
[0005]专利文献1:日本特开2010-088219号公报
实用新型内容
[0006]然而，在上述永久磁铁嵌入式电动机的转子中，减小薄壁部的径向宽度的情况下，存在相对于电动机的运转中的电磁激振力以及离心力的强度变弱等的、其强度变弱的问题。
[0007]此外，在结构为将永久磁铁嵌入转子内周侧的情况下，存在如下问题:由于存在于比永久磁铁靠外周侧的转子铁芯的量变大，从而离心力变大、施加于薄壁部的应力变大而强度变弱。
[0008]此外，在专利文献I所述的永久磁铁嵌入式电动机的转子中，存在如下问题:虽然能降低因旋转时的离心力而产生的应力集中，但由于使永久磁铁的两端部的空隙朝向转子中心弯曲，从而存在于空隙和转子外周之间的薄壁部的径向宽度变大而漏磁通变大。
[0009]该实用新型鉴于上述问题而完成，目的在于提供一种安装有电动机的电气设备，该电动机具备的转子为能够缓和在永久磁铁端部的空隙和转子外周之间的薄壁部产生的应力，提高薄壁部强度的永久磁铁嵌入式电动机转子。
[0010]为了解决上述问题，实现上述目的，本实用新型的一种安装有电动机的电气设备的特征在于，上述电动机具备:转子铁芯；永久磁铁插入孔，其在上述转子铁芯的外周部沿周向形成有多个，并且分别在插入有永久磁铁的状态下在两端部形成有向外周方向延伸的永久磁铁端部空隙；以及永久磁铁，其分别插入于上述各永久磁铁插入孔中，其中，在上述永久磁铁端部空隙和上述转子铁芯的外周之间形成有薄壁部，在上述永久磁铁端部空隙中，在外周侧的两处形成有带有弧度的一对角部，上述一对角部中任意一个的曲率半径为上述永久磁铁端部空隙的周向宽度的一半以上。
[0011]进一步，所述一对角部之中接近磁极间的角部的曲率半径大于所述一对角部之中接近磁极中心的角部的曲率半径。
[0012]进一步，所述一对角部之间的、所述永久磁铁端部空隙的形状为曲线，
[0013]所述一对角部之间的所述曲线的曲率半径大于所述一对角部中任何一个的曲率半径。
[0014]进一步，所述一对角部之间的、所述永久磁铁端部空隙的形状为直线。
[0015]进一步，所述薄壁部包含其径向宽度在周向上相同的区域。
[0016]进一步，所述永久磁铁的嵌入深度为所述转子铁芯的最大半径的0.1倍以上。
[0017]进一步，所述永久磁铁的厚度大于所述永久磁铁端部空隙的周向宽度。
[0018]进一步，所述永久磁铁端部空隙的周向宽度为存在于定子齿的前端和所述转子之间的空隙的径向尺寸的1.5倍以上。
[0019]根据本实用新型，能够达到缓和产生于永久磁铁端部的空隙和转子外周之间的薄壁部的应力，提高薄壁部的强度的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是实施方式中的永久磁铁嵌入式电动机的转子的横截面图。
[0021 ]图2是图1的磁极部的放大图。
[0022]图3是表示磁极部和定子齿的一部分的放大图。
[0023]图4是实施方式的变形例中的永久磁铁嵌入式电动机的转子的横截面图。
[0024]符号说明
[0025]I 转子
[0026]2转子铁芯
[0027]3永久磁铁插入孔
[0028]4永久磁铁
[0029]5 空隙
[0030]6 缝隙
[0031]7薄壁部
[0032]8磁极中心
[0033]9磁极间
[0034]10定子齿
【具体实施方式】
[0035]下面，参照附图详细说明本实用新型的实施方式中的电动机的转子、电动机、以及安装有电动机的电气设备。此外，本实用新型不限定于该实施方式。
[0036]实施方式
[0037]图1是本实施方式中的永久磁铁嵌入式电动机的转子I的横截面图，图2是图1的磁极部的放大图。以下，参照图1和图2，对转子I的结构加以说明。
[0038]转子I具备转子铁芯2和嵌入于转子铁芯2的永久磁铁4。转子I在未图示的定子的内侧旋转自由地配置。
[0039]转子铁芯2的横截面形状大致为圆形。转子铁芯2例如能够以模具冲压薄板电磁钢板并层叠多片该电磁钢板而形成。
[0040]在转子铁芯2的外周部，沿周向例如大致等间隔地形成有多个(例如6个)永久磁铁插入孔3。在永久磁铁插入孔3中插入永久磁铁4。永久磁铁4例如为平板状，永久磁铁插入孔3的横截面形状也为与永久磁铁4的形状相对应的形状。永久磁铁4以其N极和S极在周向上交替的方式配置，由此构成6极的转子I。
[0041]在永久磁铁插入孔3的外周侧的转子铁芯2上，多个缝隙6在周向上以规定间隔形成。在每个磁极，缝隙6相对于磁极中心8例如左右对称地各形成有三个。此外，磁极中心8表示永久磁铁4的磁极的周向中心，或表示永久磁铁插入孔3的周向中心。磁极间9表示相邻的永久磁铁4的磁极之间，或表示相邻的永久磁铁插入孔3之间。
[0042]在永久磁铁插入孔3的两端部，在永久磁铁插入孔3中插入有永久磁铁4的状态下，分别形成有空隙5。即，空隙5为永久磁铁插入孔3的一部分，并构成永久磁铁端部空隙。空隙5从永久磁铁4的端部向转子外周方向延伸，其周向宽度大致相同(宽度t2)。这里，转子外周方向为转子铁芯2的外周方向(外径方向)。这样，相对于永久磁铁插入孔3中插入永久磁铁4的部分，空隙5向转子铁芯2的外周侧(外径侧)弯曲，并沿转子铁芯2的径向向外侧延伸。空隙5抑制来自永久磁铁4的漏磁通。在转子铁芯2的外周和空隙5之间形成有薄壁部7。
[0043]空隙5如上所述 向转子外周方向延伸，并具有在外周侧的两处且带有弧度的角部P1、P2。角部Pl是曲率半径为Rl的倒圆角的形状，角部P2是曲率半径为R2的倒圆角的形状。角部P1、P2也是薄壁部7的角部。在本实施方式中，对于角部P1、P2设定为Rl≥ t2/2或R2≥t2/2。这里，t2为空隙5的周向宽度。在图示例中，例如设定为Rl > t2/2。由此，在角部Pl中，薄壁部7的径向宽度大于其他部位。
[0044]转子I旋转时，离心力起作用，并在存在于转子铁芯2的外周部的薄壁部7产生应力。因为该应力集中于薄壁部7的一个点，所以通过加大角部P1、P2之中接近应力集中部分的角部的曲率半径，从而薄壁部7的径向宽度变大，能够缓和产生于薄壁部7的应力，改善其强度。此外，有时应力集中部分也会扩大到作为薄壁部7的中心的t2/2的位置。此时薄壁部7的中心也需要缓和应力。因此，对于角部P1、P2，通过设定为R1H2/2或R2H2/2，角部Pl和角部P2之间的空隙5的中心侧的形状也能够以圆弧形成，从而能够缓和扩大到中心侧的产生于薄壁部7的应力。
[0045]此外，在本实施方式中，对于较接近磁极间9的角部Pl和较接近磁极中心8的角部P2，设定为R1>R2。即，较接近磁极间9的角部Pl的曲率半径Rl设定为较大。薄壁部7的应力集中的部位多产生于接近磁极间部的部分，在这种转子中，通过设定为R2〈R1能够缓和应力。
[0046]此外，在角部Pl和角部P2之间的空隙5的形状，例如可以使其为曲线。将在角部Pl和角部P2之间的该曲线上的任意点设定为P3，且在点P3处的曲线的曲率半径设定为R3时，例如可以设定为R2〈R3且R1〈R3。相对于Rl、R2将R3设定为最大，从而薄壁部7的径向宽度的变化会变小。其结果，从永久磁铁4经由薄壁部7漏出的漏磁通变小，能够有效使用磁通。
[0047]此外，也可以使在角部Pl和角部P2之间的空隙5的形状为直线。在此情况下，相比曲线时的情况，在制造转子铁芯2中使用的模具的磨损变小而能够延长模具的寿命。[0048]此外，使在角部Pl和角部P2之间的空隙5的形状为曲线的情况下，还可以设置薄壁部7的径向宽度在周向上大致相同的区域。通过设置薄壁部7的径向尺寸大致相同的区域，能够降低漏磁通，而能够有效利用磁通。
[0049]此外，对于转子铁芯2的(最大)半径R，可以将永久磁铁4的嵌入深度LI设定为满足0.1XRS LI的关系。这里，永久磁铁4的嵌入深度LI是在磁极中心8处从转子铁芯2的外周面到永久磁铁4的距离。若永久磁铁4的嵌入深度LI较大，则永久磁铁4的外周侧铁芯变大，从而施加于薄壁部7的应力变大，因此，本实施方式能够更加有效地适用。
[0050]此外，对于永久磁铁4的厚度tl，可以将空隙5的周向宽度t2设定为满足tl>t2的关系。若t2较大则薄壁部7变大而应力集中，因此,优选将t2的尺寸设定为小于永久磁铁4的厚度tl。
[0051]此外，存在于定子齿的前端和转子I之间的空隙的径向尺寸为G时，可以设定为1.5XGS t2。若t2较小则产生漏磁通，因此，通过使t2加大为例如空隙的1.5倍以上，能够抑制漏磁通。此外，图3是示出磁极部和定子齿的一部分的放大图。在图3中，除了在图2中所示的结构之外，示出了定子齿10的一部分和空隙的径向尺寸G。
[0052]图4是本实施方式的变形例中的永久磁铁嵌入式电动机的转子I的横截面图。此夕卜，在图4中，对与图2相同的结构要素赋予相同的符号。如图4所示，在本变形例中，空隙5为向转子的外周扩展的形状。即，空隙5中，磁极中心8一侧以及磁极间9 一侧的各形状为大致直线状，并且，其周向宽度朝向转子外周逐渐增大。此外，空隙5中，在角部Pl和角部P2之间的形状为大致直线状。在这样的形状中，将空隙5的磁极间9 一侧的直线和磁极中心8 —侧的直线的各延长线与存在于角部Pl和角部P2之间的直线的延长线的交点之间的周向宽度设定为t2。此外，在角部Pl和角部P2之间的形状为大致圆弧状时，将空隙5的磁极间9 一侧的直线和磁极中心8 一侧的直线的各延长线与存在于角部Pl和角部P2之间的圆弧的延长线的交点之间的周向宽度设定为t2。此外，在空隙5的磁极间9 一侧或磁极中心8—侧的形状都形成为圆弧等的情况下，将空隙5的周向的最大宽度设定为t2。此外，空隙5的存在于转子外周侧的形状，例如由三条以上的曲线或包含一条直线的两条以上的曲线来构成。
[0053]如上所述，根据本实施方式，能够获得可缓和产生于薄壁部7的应力，提高薄壁部7的强度的转子I。
[0054]此外，根据本实施方式，能够获得具备转子I的电动机以及安装有该电动机的电气设备(例如，制冷循环装置的压缩机、空调机的送风机等)。
[0055]此外，在本实施方式中，转子I的形状为圆形，但不限定于此，例如也可以为椭圆形状。此外，磁极数也可以是6极以外。任一种情况下，都能达到与本实施方式相同的效果。
[0056]此外，在本实施方式中，在永久磁铁4的外周侧设置有多个缝隙6。缝隙6用于减少感应电压的谐波以及降低转矩脉动。这样，通过在转子铁芯2的外周部设置缝隙6而具有更好的效果。即，由于缝隙6是空隙，从而转子铁芯2变得更轻，因此能够降低离心力的影响。
[0057]本实施方式的其他效果，如上面所述。
[0058]不过，在日本特开2006-311730的图6中，在嵌入到转子铁芯(310)的磁铁(320)的一端部设置有作为空隙的磁通屏障(331)的转子中，磁通屏障(331)的磁极中心一侧为带有弧度的形状。然而，在日本特开2006-311730的图6所述的磁通屏障(331)的形状与本实施方式的角部Pl和角部P2的形状是不同的。其理由如下。
[0059]首先，在本实施方式中，角部Pl和角部P2的曲率半径满足Rl ^ t2/2或R2≥t2/2，但是，在日本特开2006-311730的图6中，应该与角部Pl或角部P2对比的部分为磁通屏障(331)的最靠磁极中心侧的形状。然而，如该图所示，其形状形成为大致圆弧状，并且，将其半径与桥部(311)的长度(LI)相比较时，无法看出该半径明显地成为LI的一半以上。此外，在该文献中，既没有该半径为LI的一半以上的记载也没有启示。
[0060]而且，在日本特开2006-311730的段落0039中有如下记载:桥部(311)的长度(LI)形成为比较长，其结果，能够使桥部(311)的曲率半径(R)加大，从而缓和桥部(311)的应力集中。即，在日本特开2006-311730的图6中，通过加长桥部(311)的长度(LI)来谋求缓和桥部(311)的应力集中,通过加大桥部(311)的曲率半径来使LI的长度更加变长。并且，对于比桥部(311)靠磁极中心侧的部分的曲率半径无任何记载。
[0061]相对于此，在本实施方式中，通过更加增大角部Pl或角部P2的曲率半径Rl或R2，使该角部处的薄壁部7的径向宽度大于该角部以外部分的薄壁部7的径向宽度，从而谋求缓和应力集中，与如日本特开2006-311730那样通过扩大桥部(311)的周向的长度来谋求缓和应力集中的方式不同。
[0062]如上所述，本实用新型作为永久磁铁嵌入式电动机的转子、电动机以及安装有电动机的电气设备是有用的 。
【权利要求】
1.一种安装有电动机的电气设备，其特征在于，所述电动机具备: 转子铁芯； 永久磁铁插入孔，其在所述转子铁芯的外周部沿周向形成有多个，并且分别在插入有永久磁铁的状态下在两端部形成有向外周方向延伸的永久磁铁端部空隙；以及永久磁铁，其分别插入于所述各永久磁铁插入孔中，其中在所述永久磁铁端部空隙和所述转子铁芯的外周之间形成有薄壁部， 在所述永久磁铁端部空隙中，在外周侧的两处形成有带有弧度的一对角部， 所述一对角部中任意一个的曲率半径为所述永久磁铁端部空隙的周向宽度的一半以上。
2.如权利要求1所述的安装有电动机的电气设备，其特征在于: 所述一对角部之中接近磁极间的角部的曲率半径大于所述一对角部之中接近磁极中心的角部的曲率半径。
3.如权利要求1或2所述的安装有电动机的电气设备，其特征在于: 所述一对角部之间的、所述永久磁铁端部空隙的形状为曲线， 所述一对角部之间的所述曲线的曲率半径大于所述一对角部中任何一个的曲率半径。
4.如权利要求1或2所述的安装有电动机的电气设备，其特征在于: 所述一对角部之间的、所述永久磁铁端部空隙的形状为直线。
5.如权利要求1或2所述的安装有电动机的电气设备，其特征在于: 所述薄壁部包含其径向宽度在周向上相同的区域。
6.如权利要求1或2所述的安装有电动机的电气设备，其特征在于: 所述永久磁铁的嵌入深度为所述转子铁芯的最大半径的0.1倍以上。
7.如权利要求1或2所述的安装有电动机的电气设备，其特征在于: 所述永久磁铁的厚度大于所述永久磁铁端部空隙的周向宽度。
8.如权利要求1或2所述的安装有电动机的电气设备，其特征在于: 所述永久磁铁端部空隙的周向宽度为存在于定子齿的前端和所述转子之间的空隙的径向尺寸的1.5倍以上。
【文档编号】H02K1/27GK203813549SQ201320815333
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2012年12月12日
【发明者】矢部浩二, 桶谷直弘 申请人:三菱电机株式会社