電機驅動式壓縮機的制作方法

專利名稱：電機驅動式壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種永磁體嵌入型電機驅動式壓縮機。
背景技術：
在壓縮機的外殼中容納有電機的電機驅動式壓縮機可以用作車輛空調的壓縮機構的驅動源。公知為永磁體嵌入式電機的電機包括纏繞有線圈的定子；以及具有轉子芯部的轉子，永磁體嵌入在轉子芯部中。所述電機驅動式壓縮機構造成使得含有潤滑油以及少量水的制冷劑氣體從電機的周圍流動到壓縮機構。用于在車輛空調中使用的制冷劑含有并非少量的水。用于空調的導管由幾乎不受管的彎曲以及車輛的振動的不利影響的例如橡膠管之類的柔性材料制成，使得車輛空調適于安裝在車輛的容納許多其它部件的小而復雜的空間中。因此，一些水通過導管滲透到車輛空調的制冷劑回路中。
當電機驅動式壓縮機中的潤滑油的溫度在車輛空調運行期間變高時，制冷劑回路中的水擴散到潤滑油中，從而很少發生任何與水相關的故障。但是，當例如由于電機驅動式壓縮機停機而使潤滑油的溫度降低時，潤滑油中的飽和水蒸汽的量減少，使得產生了不可忽視的量的自由水。這些自由水保留在形成于電機的轉子芯部中的磁體插入孔的間隙中，因而腐蝕永磁體并因此使電機的性能以及車輛空調的制冷性能惡化。自由水對永磁體的腐蝕在濕熱環境下是顯著的。日本專利申請公開2009-225636公開了一種具有電機的車輛空調用電機驅動式壓縮機，所述電機構造成防止永磁體被由制冷劑氣體的溶解所產生的腐蝕性物質腐蝕。永磁體覆蓋有由非磁性金屬制成的覆層，并插入到形成在電機的轉子芯部中的磁體插入孔中。盡管永磁體的覆層暴露于制冷劑氣體，但永磁體不會直接受到制冷劑氣體的影響，使得永磁體相對于由制冷氣的溶解而產生的腐蝕性物質而被保護。日本專利申請公開H09-163649公開了一種永磁體嵌入型電機，其防止在將永磁體插入到電機的轉子芯部的磁體插入孔中時電機的永磁體被破壞。磁體插入孔形成為足夠大以在其中容納由浸染或涂覆有粘合劑的粘合片包繞的永磁體。粘合片由玻璃纖維制成并且粘合劑為具有良好粘合性和耐化學性的環氧型樹脂。插入在轉子芯部的磁體插入孔中的永磁體由于覆蓋永磁體的粘合片而免于與轉子芯部直接接觸，因而防止了永磁體破壞和表面剝離。例如，當釹燒結磁體用作永磁體時，由于任何破壞而導致的永磁體的腐蝕的形成得以防止。在永磁體設定到磁體插入孔中的預定位置后，可以通過使涂覆在粘合片上的膠粘劑硬化而將永磁體牢固地固定到轉子芯部的磁體插入孔。日本專利申請公開S59-18852公開了一種涉及到用于驅動計時器的電機的技術。電機的轉子包括具有圓形橫截面并由非磁性材料制成的轉子軸、以及壓配合在轉子軸上的環形轉子磁體。當轉子磁體被壓配合時，轉子軸可與磁體彼此研磨，從而產生金屬和磁體微粒。存在這樣的擔心這些微粒可能進入轉子的軸承中，因而不利地影響轉子的轉動并最終導致電機停機。以上公開中的轉子還包括轉子軸、由高彈性非磁性圓柱形構件制成的單件式圓柱形保持器、以及小齒輪，保持器和小齒輪都裝配在轉子軸上。磁體保持器以形成在磁體保持器的孔中的鍵與形成在轉子軸中的鍵槽接合的方式與轉子軸接合，使得磁體保持器和小齒輪與轉子軸一起轉動。松動地安裝在轉子軸上的轉子磁體以如下方式裝配到磁體保持器中轉子磁體的外周表面與磁體保持器的內表面接觸，轉子磁體的底部與磁體保持器的內部底面接觸，并且轉子磁體的頂部定位在磁體保持器的頂部開口下方。粘合劑填充在形成于磁體保持器的開口的頂部與轉子磁體的頂部之間的空間中。在這種情況下，粘合劑流入轉子軸與轉子磁體之間的小間隙中并增強了轉子軸與轉子磁體之間的粘合強度。日本專利申請公開2009-225636的電機驅動式壓縮機的一個問題在于，在制造過程期間在永磁體的覆層中的銷孔的形成是不可避免的，并且當永磁體壓配合到磁體插入孔中時覆層會被擦傷。覆層的這些銷孔和擦傷表面允許潤滑油通過該銷孔和擦傷表面而流到永磁體處并附著于永磁體,并且從潤滑油產生的自由水將腐蝕永磁體。特別地,在由層疊的磁性鋼片制成的電機的轉子芯部中，自由水可以通過層疊的磁性鋼片之間的小間隙滲透到磁體插入孔中并附著于永磁體，結果使自由水腐蝕永磁體。
在日本專利申請公開H09-163649的電機中，永磁體在其相反兩端處不具有粘合片，因此，永磁體被自由水腐蝕的問題得不到解決。當覆蓋有粘合片的永磁體被壓配合到轉子芯部的磁體插入孔中時，永磁體由于粘合片的保護而可能不受損，但粘合片可能被擦破，使得潤滑油通過粘合片的擦破表面滲透并附著于永磁體。因此，無法防止自由水對永磁體的腐蝕。此外，與日本專利申請公開2009-225636的電機驅動式壓縮機的情況一樣，由層疊的磁性鋼片制成的轉子芯部允許潤滑油通過粘合片的擦破表面和層疊的磁性鋼片之間的小間隙滲透并附著于永磁體，結果使從潤滑油產生的自由水可以腐蝕永磁體。在日本專利申請公開S59-18852的計時器驅動電機中，轉子磁體由磁體保持器支承和保持，使得轉子磁體松配合在轉動軸上并且通過使用粘合劑來完成轉子磁體的固定。在這種電機中，粘合劑不需要填充在永磁體的底部與磁體保持器的內部底面之間。當這種結構應用于電機驅動式壓縮機時，潤滑油通過形成于磁體保持器的鍵與轉子軸的鍵槽之間的空間而流到永磁體的底部并附著于永磁體的底部,結果使從潤滑油產生的自由水可能腐蝕永磁體。本發明旨在提供一種防止設置在壓縮機的電機中的永磁體的腐蝕的電機驅動式壓縮機。

發明內容
一種壓縮機，包括外殼、壓縮機構、以及驅動該壓縮機構的電機。電機包括定子，該定子固定于外殼；轉動軸，該轉動軸由外殼以可轉動的方式支承；轉子，該轉子固定在轉動軸上并具有由多個層疊的鋼片制成的轉子芯部；磁體插入孔，該磁體插入孔形成為穿過轉子芯部；永磁體，該永磁體松配合在磁體插入孔中；第一間隙，該第一間隙形成在磁體插入孔的內表面與永磁體的外表面之間；第二間隙；該第二間隙形成在轉子芯部的端面與永磁體在轉子芯部的軸向方向上的表面之間；以及樹脂，該樹脂填充在第一間隙與第二間隙中以包圍永磁體的整個表面。本發明的其它方面及優點將從結合附圖進行的下文描述中變得顯而易見，其中附圖通過示例的方式示出了本發明的原理。


被認為是新穎的本發明的特征在所附權利要求中進行了特別地闡述。通過參照以下對當前優選的實施方式的描述以及附圖，可以最佳地理解本發明及其目的和優點，在附圖中圖I為根據本發明的第一實施方式的電機驅動渦旋式壓縮機的縱向剖視圖；圖2為圖I中的壓縮機的轉子芯部的正視圖；圖3A為圖I中的壓縮機的磁體插入孔和永磁體的放大正視圖，示出了填充樹脂之前的狀態；圖3B為類似于圖3A的放大正視圖，但是示出了填充樹脂之后的狀態；圖4為沿圖2中的A-A線剖切的剖視圖； 圖5為側視圖，描繪了將永磁體插入到磁體插入孔中的方式；以及圖6為描繪填充樹脂的方式的局部剖切側視圖。
具體實施例方式以下將參照圖I至圖6描述根據本發明的第一實施方式的電機驅動渦旋式壓縮機(在下文中簡稱為“壓縮機”)。壓縮機包括前外殼I以及后外殼2，前外殼I與后外殼2由螺栓3彼此固定地連接從而形成封閉外殼，封閉外殼在其中具有內部空間2A。前外殼I和后外殼2由鋁或鋁合金制成并分別在其中形成入口 4以及出口 5，入口 4和出口 5連接于外部制冷劑回路(未示出)。壓縮機構6以及驅動該壓縮機構6的電機7設置在由前外殼I與后外殼2形成的內部空間2A中。電機7包括由后外殼2以可轉動的方式支承的轉動軸8、固定在轉動軸8上的轉子9、以及定子10，其中定子10設置在轉子9的外側并固定于后外殼2的內表面。轉子9包括由多個層疊的薄鋼片制成的轉子芯部11以及多個永磁體12。定子10包括三相線圈13。壓縮機構6包括固定于前外殼I和后外殼2的內壁的定渦旋14，以及與定渦旋14設置成面對的關系的動渦旋15。定渦旋14與動渦旋15協作以形成用于壓縮制冷劑氣體的可變容量壓縮腔室16。通過軸承和偏心襯套17而與轉動軸8的偏心銷18相連接的動渦旋15根據轉動軸8的轉動圍繞轉動軸8做渦旋運動，同時防止動渦旋15轉動,從而改變壓縮腔室16的容積。形成逆變器室19的逆變器外殼20與后外殼2的外周表面結合并固定地相連接。逆變器21和氣密端子22在逆變器室19中固定于后外殼2的外周表面。氣密端子22通過逆變器室19中的連接器23而與逆變器21電連接，而且還通過后外殼2的內部空間2A中的線束盒24而與定子10的線圈13的引線(未示出)電連接。轉子9經由氣密端子22通過逆變器21對電機7的線圈13進行的勵磁而轉動，結果使轉動軸8轉動以驅動壓縮機構6。如圖2至圖4所示，轉子芯部11具有從轉子芯部11的一個端面到另一端面貫穿形成的用于轉動軸8的軸孔27 ;四個磁體插入孔28，永磁體12松配合在磁體插入孔28中；以及用于鉚釘的四個鉚釘孔29。轉動軸8壓配合在形成于轉子芯部11的中央的軸孔27中并固定于轉子芯部11以與轉子芯部11 一起轉動。每個磁體插入孔28包括具有矩形橫截面的磁體插入空間30 ;以及在轉子芯部11的正視圖中觀察時的形成在磁體插入空間30的相反兩端的延伸空間31，用于連接磁體插入空間30在轉子芯部11的軸向方向上的端部以改進永磁體12的功能。如圖2所示，磁體插入孔28形成在圍繞軸孔27等角度地間隔開的四個位置處。磁體插入孔28的磁體插入空間30的尺寸一包括與在轉子芯部11的正視圖中觀察時的磁體插入孔28的長側相對應的長度、與在轉子芯部11的正視圖中觀察時的磁體插入孔28的短側相對應的寬度、以及與磁體插入空間30的在轉子芯部11的軸向方向上的相反兩個端面之間的距離相對應的深度一設定成大于永磁體12的長度、寬度和深度，使得永磁體12可以松配合在磁體插入孔28中。松配合在磁體插入孔28中的永磁體12完全容納在磁體插入孔28中而不伸出磁體插入孔28之外。在磁體插入空間30的內表面與永磁體12的外周表面之間形成有第一間隙32(圖3A中示出)。此外，在轉子芯部11的端面與永磁體12在轉子芯部11的軸向方向上的端面之間形成有第二間隙33，如圖4所示。永磁體12由稀土磁體例如釹磁體或釤鈷磁體制成，并在其整個表面上覆蓋有覆層34，覆層34由作為抗腐蝕材料的無機材料例如鎳或鋁制成。永磁體12可以由不同于以 上釹磁體和釤鈷磁體的任意其它稀土磁體制成。此外，永磁體12不局限于由稀土磁體制成，而可以由合金磁體、鐵氧體磁體或任意適當的磁體制成。合金磁體的示例包括鋁鎳鈷磁體(Al-Ni-Co)以及鐵鉻鈷磁體(Fe-Cr-Co)。在永磁體12被插入磁體插入孔28中之后，將樹脂35填充到第一間隙32和第二間隙33中以包圍永磁體12的整個表面。防水材料用作樹脂35。優選地，可以使用熱固性樹脂例如硅樹脂、聚氨酯樹脂或環氧樹脂、或者熱塑性樹脂例如含氟樹脂。以下將參照圖5和圖6描述用于填充樹脂35的方法。將轉子芯部11設置在工作臺36上，相反兩個端面25、26分別定位在頂部和底部，如圖5所示。將四個覆蓋有覆層34的永磁體12松配合在形成為穿過轉子芯部11的相應的磁體插入孔28中，使得每個永磁體12完全地設置在磁體插入孔28內而永磁體12的任何部分都不位于磁體插入孔28之外。永磁體12能夠通過磁性地接靠在插入孔28的內壁表面上而保持在插入空間30中。如圖6所示，儲存樹脂35的樹脂箱37豎向可移動地布置在設于工作臺26上的轉子芯部11的端面25上方。樹脂箱37具有兩個注射器38，這兩個注射器38從箱37的底部延伸并分別面對磁體插入孔28的相應的延伸空間31。樹脂箱37還在其中具有與活塞桿40結合的活塞39，活塞桿40又連接到任意適當的活塞移動機構。樹脂箱37向下移動以將兩個注射器38插入到磁體插入孔28的相應延伸空間31中。當注射器38移動到鄰近轉子芯部11的底部端面26的位置時，樹脂箱37停止向下移動。然后，致動活塞移動機構(未示出)以通過因此向下移動的活塞39對樹脂箱37中的樹脂35施加壓力，并通過注射器38從底部端面26側以樹脂35填充磁體插入孔28的延伸空間31以及第一間隙32和第二間隙32。通過在允許樹脂35被從注射器38注射的同時使樹脂箱37逐漸地向上移動，磁體插入孔28的延伸空間31以及第一間隙32和第二間隙33能夠完全地充滿樹脂35。樹脂35能夠通過熱處理或冷卻而硬化。由此，永磁體12完全被樹脂35包圍地固定在磁體插入孔28中。在將永磁體12固定在轉子芯部11的磁體插入孔28中之后，以如下方式形成轉子
9:使得轉子芯部11分別在轉子芯部11的相反兩個端面25、26處與端板41、42結合，并通過鉚釘43——鉚釘43插入穿過鉚釘孔29以及在與鉚釘孔29相對應的位置處貫穿端板41、42所形成的孔(未示出)—而牢固地固定至端板41、42。根據第一實施方式的壓縮機提供以下有益效果。在壓縮機運行中，通過入口 4引入的制冷劑氣體流經電機7并流入壓縮機構6中而被壓縮，并且已壓縮的制冷劑通過出口 5流出到外部制冷劑回路(未示出)中。在壓縮機運行期間，包含在制冷劑氣體中并與制冷劑氣體一起在制冷劑回路中流動的潤滑油的溫度變高，使得存在于壓縮機中的水擴散到潤滑油中，因此，極少發生與永磁體的腐蝕相關的故障。當壓縮機停機時，飽和水蒸氣的量隨著潤滑油的溫度降低而減少，并因此產生了大量自由水。這些自由水在壓縮機中停留在各種位置一一包括電機7的轉子9的周圍。轉子9中的潤滑油滲透到轉子芯部11的周圍以及層疊的磁性鋼片之間的小間隙中。但是，樹
脂35以包圍磁體12的整個表面的方式填充磁體插入孔28，使得樹脂35能夠防止自由水滲透到永磁體12。因此，免于與壓縮機中產生的自由水接觸的永磁體12得以防止被腐蝕，結果保證了電機7的性能以及壓縮機的穩定運行。永磁體12覆蓋有覆層34，即使當永磁體12的周圍的任何部分都沒有填充樹脂35并且自由水通過這些部分滲入時，覆層34也能夠防止永磁體12被腐蝕。因此，永磁體12通過這種雙重防水結構而被保護免于自由水以及由此免于腐蝕的影響。本發明并不局限于根據第一實施方式的壓縮機，而是可以在本發明的范圍內進行各種修改，如以下所例示的。(I)在根據第一實施方式的壓縮機中，覆蓋有具有防水特性的覆層34的永磁體12被插入到磁體插入孔28中，并且另外由填充磁體插入孔28以包圍永磁體12的樹脂35完全地覆蓋。但是,永磁體12可以省去覆層34，而可以僅以樹脂35覆蓋以抵抗腐蝕。(2)在根據第一實施方式的壓縮機中，延伸空間31形成為與磁體插入空間30是連續的，并且樹脂35被注入到延伸空間31中。但是，延伸空間31可以形成為與磁體插入空間30分離。在這種情況下，樹脂35被直接注入到形成磁體插入孔28的第一間隙32和第二間隙33中，從而以樹脂35填充磁體插入孔28。(3)在根據第一實施方式的壓縮機中，電機7在與承受制冷劑氣體的吸氣壓力的入口 4相鄰近的位置處設置在壓縮機中。但是，電機7可以設置在與承受制冷劑氣體的排氣壓力的出口 5相鄰近的位置處。(4)在本發明中，磁體插入孔28以樹脂35覆蓋永磁體12的整個表面的方式而填充有樹脂35，從而防止了永磁體12滑出磁體插入孔28。因此，轉子9可以省去結合并固定于轉子芯部11的相反兩端的端板41、42。(5)壓縮機并不局限于如圖I所示的本發明的實施方式中那樣的電機驅動渦旋式壓縮機，而可以應用于電機驅動旋轉式壓縮機例如葉片式壓縮機或螺桿式壓縮機、或者電機驅動往復運動式壓縮機例如斜盤式壓縮機或擺動式壓縮機。
權利要求
1.ー種電機驅動式壓縮機,包括 夕卜殼; 壓縮機構，所述壓縮機構容納在所述外殼中；以及 電機，所述電機驅動所速壓縮機構，其中，所述電機包括 定子，所述定子固定于所述外殼； 轉動軸，所述轉動軸由所述外殼以可轉動的方式支承； 轉子，所述轉子固定在所述轉動軸上并具有由多個層疊的鋼片制成的轉子芯部； 磁體插入孔，所述磁體插入孔形成為穿過所述轉子芯部；以及 永磁體，所述永磁體松配合在所述磁體插入孔中， 其特征在于，所述電機還包括 第一間隙，所述第一間隙形成在所述磁體插入孔的內表面與所述永磁體的外表面之間； 第二間隙，所述第二間隙形成在所述轉子芯部的端面與所述永磁體在所述轉子芯部的軸向方向上的表面之間；以及 樹脂，所述樹脂填充在所述第一間隙以及所述第二間隙中以包圍所述永磁體的整個表面。
2.根據權利要求I所述的電機驅動式壓縮機，其特征在于，所述永磁體還包括覆層，所述覆層由抗腐蝕材料制成并覆蓋所述永磁體的整個表面。
3.根據權利要求I所述的電機驅動式壓縮機，其特征在于，所述樹脂由防水的熱固性樹脂或防水的熱塑性樹脂制成。
4.根據權利要求I至3中的任一項所述的電機驅動式壓縮機，其特征在于，所述磁體插入孔還包括 磁體插入空間，所述磁體插入空間形成為穿過所述轉子芯部并具有矩形橫截面；以及延伸空間，所述延伸空間形成于在所述轉子芯部的正視圖中觀察時的所述磁體插入空間的相反兩端上，用于連接所述磁體插入空間在所述轉子芯部的軸向方向上的端部。
5.根據權利要求4所述的電機驅動式壓縮機，其特征在干，與在所述轉子芯部的正視圖中觀察時的所述磁體插入孔的長側相對應的長度、與在所述轉子芯部的正視圖中觀察時的所述磁體插入孔的短側相對應的寬度、以及與所述磁體插入空間的在所述轉子芯部的軸向方向上的相反兩個端面之間的距離相對應的深度設定為大于所述永磁體的長度、寬度和深度，使得所述永磁體完全容納在所述磁體插入孔中。
全文摘要
一種電機驅動式壓縮機，包括外殼、壓縮機構、以及驅動該壓縮機構的電機。電機包括定子，其固定于外殼；轉動軸，其由外殼以可轉動的方式支承；轉子，其固定在轉動軸上并具有由多個層疊的鋼片制成的轉子芯部；磁體插入孔，其形成為穿過轉子芯部；永磁體，其松配合在磁體插入孔中；第一間隙，其形成在磁體插入孔的內表面與永磁體的外表面之間；第二間隙，其形成在轉子芯部的端面與永磁體在轉子芯部的軸向方向上的表面之間；以及樹脂，其填充在第一間隙以及第二間隙中以包圍永磁體的整個表面。
文檔編號H02K7/14GK102684379SQ20121006944
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月15日 優先權日2011年3月18日
發明者深作博史, 米良實 申請人:株式會社豐田自動織機