CN109643917B - 定子铁芯及定子铁芯的制造方法 - Google Patents

定子铁芯及定子铁芯的制造方法 Download PDF

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Abstract

定子铁芯(20)具有：具有在第一方向上层叠的多个第一板(211)的第一铁芯部(21)、具有在第一方向上层叠的多个第二板(212)的第二铁芯部(22)以及具有在与第一方向正交的方向上层叠的多个第三板(213)的第三铁芯部(23)。第三铁芯部(23)夹在第一铁芯部(21)与第二铁芯部(22)之间。

Description

定子铁芯及定子铁芯的制造方法
技术领域
本发明涉及用于电动机的定子铁芯。
背景技术
通常，使用具有转子和定子的电动机。为了防止铁损的增加、特别是涡流损耗的增加，作为定子用的构成部件，经常使用多个薄电磁钢板层叠而成的定子铁芯。例如，提出了具有在与电动机的旋转轴方向正交的方向(例如，径向)上层叠的多个电磁钢板的定子铁芯(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-17002号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，具有在与电动机的旋转轴方向正交的方向(例如，径向)上层叠的多个电磁钢板的定子铁芯相对于与电动机的旋转轴方向正交的方向的刚性降低，因此可能成为电动机的驱动中的振动(例如，与旋转轴方向正交的方向的振动)以及噪音的原因。
本发明的目的在于提供一种降低电动机的驱动中的振动以及噪音的定子铁芯。
用于解决课题的手段
本发明的定子铁芯具有：第一铁芯部，其具有在第一方向上层叠的多个第一板；第二铁芯部，其具有在所述第一方向上层叠的多个第二板；以及第三铁芯部，其夹在所述第一铁芯部与所述第二铁芯部之间，具有在与所述第一方向正交的方向上层叠的多个第三板。
发明效果
根据本发明，能够提供一种降低电动机的驱动中的振动以及噪音的定子铁芯。
附图说明
图1是概略地表示本发明的实施方式1的电动机的构造的剖视图。
图2是概略地表示分割铁芯部的构造的立体图。
图3是概略地表示定子铁芯的构造的分解图。
图4是概略地表示第一铁芯部及第二铁芯部的一例的俯视图。
图5是概略地表示第一铁芯部的其他例子的立体图。
图6是概略地表示第一铁芯部的又一例的立体图。
图7是概略地表示第三铁芯部的构造的立体图。
图8是概略地表示定子铁芯的构造的俯视图。
图9是概略地表示第一绝缘体的构造的俯视图。
图10是概略地表示分割铁芯部的构造的剖视图。
图11是概略地表示转子的构造的剖视图。
图12是表示定子铁芯的制造工序的一例的流程图。
图13是概略地表示本发明的实施方式2的驱动装置的结构的图。
图14是概略地表示本发明的实施方式3的压缩机的构造的剖视图。
图15是概略地表示本发明的实施方式4的空调机的结构的图。
具体实施方式
实施方式1
图1是概略地表示本发明的实施方式1的电动机1的构造的剖视图。箭头D1表示沿着定子2、定子铁芯20以及转子3各自的外周的方向(以下称为“周向”)。在各图所示的ZRW正交坐标系中，Z轴方向(Z轴)表示与电动机1的轴(后述的轴33)的轴线A1(轴心)平行的方向(以下称为“旋转轴方向”)，R轴方向(R轴)表示与Z轴方向正交的方向，W轴方向(W轴)表示与Z轴方向以及R轴方向这双方正交的方向。
电动机1具有定子2和转子3。电动机1例如是永久磁铁嵌入型电动机。
定子2具有定子铁芯20、第一绝缘体24a、第二绝缘体24b以及绕组25。定子2在以轴线A1(转子3的旋转轴)为中心的周向上形成为圆环状。在定子2的内侧隔着气隙插入有转子3。第一绝缘体24a和第二绝缘体24b将定子铁芯20绝缘。
定子铁芯20具有第一铁芯部21、第二铁芯部22以及第三铁芯部23(参照后述的图2以及图3)。在本实施方式中，定子2由多个分割铁芯部200形成。多个分割铁芯部200在以轴线A1为中心的周向上排列成圆环状。但是，定子2也可以不由多个分割铁芯部200形成。例如，定子铁芯20也可以通过层叠圆环状的多个各种板(例如电磁钢板及非晶材料等)而形成。
以下对分割铁芯部200的构造进行说明。
图2是概略地表示分割铁芯部200的构造的立体图。
在本实施方式中，定子2由多个分割铁芯部200形成，因此，各分割铁芯部200具有第一铁芯部21(被分割的第一铁芯部21)、第二铁芯部22(被分割的第二铁芯部22)、第三铁芯部23(被分割的第三铁芯部23)、第一绝缘体24a、第二绝缘体24b以及绕组25。但是，在图2所示的例子中，未图示绕组25。
第一绝缘体24a与定子铁芯20组合。在本实施方式中，第一绝缘体24a设置在旋转轴方向上的定子铁芯20的两端部。但是，第一绝缘体24a也可以设置在旋转轴方向上的定子铁芯20的一个端部。在本实施方式中，第一绝缘体24a是绝缘性树脂。
第二绝缘体24b例如是较薄的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜。PET膜的厚度例如为0.15mm。第二绝缘体24b覆盖定子铁芯20的齿部(后述的齿部222及232)的侧面。
图3是概略地表示定子铁芯20(被分割的定子铁芯20)的构造的分解图。
第一铁芯部21具有在第一方向上层叠的多个第一板211。换言之，多个第一板211相对于与第一方向垂直的面平行地层叠。在本实施方式中，第一方向是Z轴方向。第一板211例如是电磁钢板。第一板211通过冲裁处理(冲压冲裁加工)而形成为预先设定的形状。第一板211的厚度例如为0.1mm至0.7mm。在本实施方式中，第一板211的厚度为0.35mm。但是，第一板211的形状及厚度并不限定于本实施方式。各第一板211中的相邻的第一板211彼此通过后述的铆接部223相互紧固。
第二铁芯部22具有在第一方向上层叠的多个第二板212。换言之，多个第二板212相对于与第一方向垂直的面平行地层叠。第二板212例如是电磁钢板。第二板212通过冲裁处理而形成为预先设定的形状。第二板212的厚度例如为0.1mm至0.7mm。在本实施方式中，第二板212的厚度为0.35mm。但是，第二板212的形状及厚度并不限定于本实施方式。各第二板212中的相邻的第二板212彼此通过后述的铆接部223而相互紧固。
在本实施方式中，第一铁芯部21和第二铁芯部22由彼此相同的材料形成，是彼此相同的构造。即，第一板211和第二板212由彼此相同的材料形成，具有彼此相同的构造。但是，第一铁芯部21和第二铁芯部22也可以由互不相同的材料形成，也可以具有互不相同的构造。即，第一板211及第二板212也可以由互不相同的材料形成，也可以具有互不相同的构造。多个第一板211和多个第二板212中的至少一方优选为多个电磁钢板。
第三铁芯部23具有在与第一方向(Z轴方向)正交的方向上层叠的多个第三板213。与第一方向正交的方向例如是R轴方向(第二方向)或W轴方向(第三方向)。换言之，多个第三板213相对于与第一方向垂直的面垂直地层叠。
第三铁芯部23被夹在第一铁芯部21与第二铁芯部22之间。换言之，在第一铁芯部21与第二铁芯部22之间固定有第三铁芯部23。在本实施方式中，在第一方向上的第三铁芯部23的一端侧固定有第一铁芯部21，在第一方向上的第三铁芯部23的另一端侧固定有第二铁芯部22。
第三板213例如是由非晶材料(例如，非晶金属)或纳米晶体材料(例如，纳米晶体金属)形成的薄板。第三板213例如为矩形。
第一铁芯部21和第二铁芯部22中的至少一个可以在定子铁芯20的径向(在图3所示的例子中为R轴方向)上比第三铁芯部23大。
多个第三板213的每一个比多个第一板211的每一个薄。多个第三板213的每一个比多个第二板212的每一个薄。第三板213的厚度例如为5μm至50μm。在本实施方式中，第三板213的厚度为20μm。但是，第三板213的形状及厚度并不限定于本实施方式。各第三板213能够通过使用模具的成形、粘接剂或焊接将相邻的第三板213彼此相互固定。
图4是概略地表示第一铁芯部21和第二铁芯部22的一例的俯视图。在本实施方式中，第一铁芯部21和第二铁芯部22为彼此相同的构造，因此在图4中表示第一铁芯部21的构造。
第一铁芯部21具有轭部221、齿部222、铆接部223以及绝缘体固定部224。
齿部222从轭部221沿径向(在图4所示的例子中为-R方向、即向定子铁芯20的径向的内方)延伸。换言之，齿部222从轭部221朝向轴线A1突出。齿部222具有作为径向上的前端的前端部222a。前端部222a形成为朝向定子铁芯20的周向扩展。
绝缘体固定部224固定第一绝缘体24a。在本实施方式中，绝缘体固定部224是供第一绝缘体24a的绝缘体定位部241(参照后述的图9)插入的凹部。
图5是概略地表示第一铁芯部21的其他例子的立体图。
图6是概略地表示第一铁芯部21的又一例的立体图。
图5和图6所示的第一铁芯部21的构造也能够应用于第二铁芯部22。
如图5所示，绝缘体固定部224也可以形成在齿部222上。并且，绝缘体固定部224也可以是突起。在该情况下，第一绝缘体24a的绝缘体定位部241形成为凹状。
如图6所示，绝缘体固定部224也可以形成在齿部222的侧面。在该情况下，第一绝缘体24a的绝缘体定位部241形成为能够与绝缘体固定部224嵌合的形状以及位置。
图7是概略地表示第三铁芯部23的构造的立体图。
第三铁芯部23具有轭部231，该轭部231由在与第一方向正交的第二方向上层叠的多个第三板213(图3)形成。轭部231在第一方向上的长度z1比轭部231在第二方向上的宽度r1长。在本实施方式中，第二方向是径向(例如，在图2、3、以及7中是R轴方向)。但是，第二方向并不限定于径向。例如，从成本的角度出发，优选选择第二方向以使第三板213的数量变少。
第三铁芯部23具有齿部232，该齿部232由在与第一方向正交的第三方向上层叠的多个第三板213形成。齿部232在第一方向上的长度z2比齿部232在第三方向上的宽度w1长。在本实施方式中，长度z2与长度z1相等。在本实施方式中，第三方向与第一方向以及第二方向正交。例如，第三方向在图2、3以及7中是W轴方向。但是，第三方向并不限定于W轴方向。例如，从成本的角度出发，优选选择第三方向以使第三板213的数量变少。
齿部232从轭部231沿径向(即，向定子铁芯20的径向的内方)延伸。换言之，齿部232从轭部231朝向轴线A1突出。齿部232具有作为径向上的前端的前端部232a。前端部232a形成为朝向定子铁芯20的周向扩展。
图8是概略地表示定子铁芯20的构造的俯视图。
通过将在两侧相邻的定子铁芯20的轭部221相互连结，相邻的轭部221相互连结。即，图1所示的各分割铁芯部200通过将在两侧相邻的分割铁芯部200的定子铁芯20(被分割的定子铁芯20)相互连结而连结。也可以将相邻的第一铁芯部21相互连结，也可以将相邻的第二铁芯部22相互连结。由两个轭部221和两个齿部222包围的区域是槽部26。
定子铁芯20的各齿部222隔着槽部26相邻。因此，多个齿部222以及多个槽部26在周向上交替排列。周向上的多个齿部222的排列间距(即，周向上的槽部26的宽度)是等间隔。
多个槽部26在周向上等间隔地形成。在本实施方式中，在定子2上形成有9个槽部26。
为了增加电动机1的转矩，定子铁芯20优选以使绕组25的占空系数(绕组25的截面积相对于槽部26的截面积的比例)变高的方式形成。
图9是概略地表示第一绝缘体24a的构造的俯视图。
第一绝缘体24a具有与定子铁芯20的绝缘体固定部224组合的绝缘体定位部241。在本实施方式中，绝缘体定位部241是插入到绝缘体固定部224中的突起。
图10是概略地表示分割铁芯部200的构造的剖视图。
绕组25隔着第一绝缘体24a和第二绝缘体24b卷绕在定子铁芯20上，形成产生旋转磁场的线圈。
绕组25例如是磁导线。在本实施方式中，定子2为三相，绕组25(线圈)的接线为Y接线(星形接线)。绕组25(线圈)的匝数及线径根据电动机1的转速、转矩、电压规格以及槽部26的截面积等来决定。在本实施方式中，绕组25的线径为1.0mm。在本实施方式中，在定子铁芯20上卷绕有80匝绕组25。但是，绕组25的线径及匝数不限于这些例子。
在本实施方式中，绕组25(线圈)的绕线方式是集中绕组。例如，能够在将被分割的定子铁芯20排列成圆环状之前的状态(例如，被分割的定子铁芯20排列成直线状的状态)下，将绕组25卷绕于定子铁芯20。卷绕有绕组25的定子铁芯20被折叠成圆环状，通过焊接等而固定。
以下对转子3的构造进行说明。
图11是概略地表示转子3的构造的剖视图。
转子3具有转子铁芯31、多个永久磁铁32、轴33、多个磁铁插入孔34、多个磁通势垒35(漏磁通抑制孔)和多个通风孔36。
转子3以轴线A1为中心旋转自如。转子3隔着气隙旋转自如地配置在定子2的内侧。轴线A1是转子3的旋转中心，且是轴33的轴线。在转子3与定子2之间(具体而言，转子3的外侧表面与定子2的内侧表面之间)形成的气隙例如为0.3mm至1mm。通过向绕组25供给电流，产生旋转磁场，转子3旋转。供给到绕组25的电流是具有与指令转速(转子3的转速)同步的频率的电流。
在本实施方式中，转子3是永久磁铁嵌入型。在转子铁芯31上，在转子3的周向上形成有多个磁铁插入孔34。磁铁插入孔34是供永久磁铁32插入的空隙。在各磁铁插入孔34中配置有多个永久磁铁32。但是，也可以在各磁铁插入孔34中配置一个永久磁铁32。多个永久磁铁32以在转子3的径向上被磁化的方式磁化，磁极的位置关系彼此相同。磁铁插入孔34的数量与转子3的磁极数对应。在本实施方式中，转子3的磁极数为6极。但是，转子3的磁极数为两极以上即可。
转子铁芯31通过层叠多个电磁钢板而形成。转子铁芯31的各电磁钢板的厚度为0.1mm至0.7mm。在本实施方式中，转子铁芯31的各电磁钢板的厚度为0.35mm。但是，转子铁芯31的各电磁钢板的形状及厚度并不限定于本实施方式。转子铁芯31的各电磁钢板中的相邻的电磁钢板彼此通过铆接而相互紧固。
轴33与转子铁芯31连结。具体而言，通过热装或压入等固定在形成于转子铁芯31的轴孔中。由此，通过转子铁芯31的旋转而产生的旋转能量被传递到轴33。
磁通势垒35在转子3的周向上形成在与磁铁插入孔34相邻的位置。磁通势垒35减少漏磁通。为了防止相邻的永久磁铁32之间的磁通的短路，优选磁通势垒35与转子3的外侧表面(外缘)之间的长度较短。磁通势垒35与转子3的外侧表面之间的长度例如为0.35mm。通风孔36是贯通孔。例如，在将电动机1使用于压缩机时，制冷剂能够通过通风孔36。
作为永久磁铁32，例如可以使用以钕(Nd)、铁(Fe)及硼(B)为主成分的稀土类磁铁。Nd-Fe-B永久磁铁的矫顽力具有根据温度而降低的性质。例如，在如压缩机那样100℃以上的高温环境中使用采用了Nd稀土类磁铁的电动机的情况下，磁铁的矫顽力根据温度而劣化(约-0.5％/ΔK至-0.6％/ΔK)，因此需要添加Dy(镝)元素来提高矫顽力。矫顽力与Dy元素的含量大致成比例地提高。在一般的压缩机中，电动机的环境温度上限约为150℃，相对于20℃在约130℃的温度上升的范围内使用。例如，在-0.5％/ΔK的温度系数下，矫顽力降低65％。
为了防止在压缩机的最大负荷下退磁，需要1100A/m至1500A/m左右的矫顽力。为了在150℃的环境温度中保证矫顽力，需要将常温矫顽力设计为1800A/m至2300A/m左右。
在没有在Nd-Fe-B永久磁铁中添加Dy元素的状态下，常温矫顽力约为1800A/m。为了得到约2300A/m的矫顽力，需要添加约2wt％的Dy元素。但是，若添加Dy元素，则虽然矫顽力特性提高，但剩余磁通密度特性降低。若剩余磁通密度降低，则电动机的磁转矩降低，通电电流增加，因此铜损增加。因此，若考虑马达效率，则优选降低Dy添加量。
以下对定子铁芯20的制造方法进行说明。
图12是表示定子铁芯20的制造工序的一例的流程图。
在步骤S1中，形成具有预先设定的构造的多个第一板211，通过在第一方向(Z轴方向)上层叠多个第一板211而形成第一铁芯部21。第一板211例如是电磁钢板。例如，通过冲裁处理(冲压冲裁加工)将第一板211形成为具有预先设定的构造。多个第一板211例如在通过铆接部223紧固的同时在第一方向上层叠。也可以将多个第一板211在通过螺栓固定或铆钉固定而固定的同时在第一方向上层叠。
在步骤S2中，形成具有预先设定的构造的多个第二板212，通过在第一方向上层叠多个第二板212而形成第二铁芯部22。第二板212例如是电磁钢板。例如，通过冲裁处理将第二板212形成为具有预先设定的构造。多个第二板212例如在通过铆接部223紧固的同时在第一方向上层叠。也可以将多个第二板212在通过螺栓固定或铆钉固定而固定的同时在第一方向上层叠。
在步骤S3中，形成具有预先设定的构造的多个第三板213，通过在与第一方向正交的方向上层叠多个第三板213而形成第三铁芯部23。第三板213例如由非晶材料(例如，非晶金属)或纳米晶体材料(例如，纳米晶体金属)形成。例如，通过剪切切割将非晶材料或纳米晶体材料切割成预先设定的形状。在本实施方式中，第三板213为矩形。
第三铁芯部23的轭部231在与第一方向正交的第二方向上层叠。例如，通过使用模具的成形、粘接剂或焊接来固定多个第三板213，在R轴方向上层叠多个第三板213。由此，形成轭部231。也可以选择容易层叠的方向来作为第二方向。
第三铁芯部23的齿部232在与第一方向正交的第三方向上层叠。例如，通过使用模具的成形、粘接剂或焊接来固定多个第三板213，在W轴方向上层叠多个第三板213。也可以选择容易层叠的方向来作为第三方向。多个第三板213中的W轴方向上的两端侧的第三板213的前端按照第一铁芯部21以及第二铁芯部22的前端部222a的形状折弯。由此，形成齿部232。
并且，例如通过使用模具的成形、粘接剂或焊接将轭部231和齿部232固定，能够形成第三铁芯部23。
在形成第三铁芯部23的工序中，容易在第三铁芯部23产生应力。具体而言，在进行第三板213的层叠时容易在第三铁芯部23产生应力。在第三铁芯部23产生的应力引起第三铁芯部23的磁特性的劣化。因此，在步骤S3中，也可以在形成第三铁芯部23之后，对第三铁芯部23实施热处理(退火)。由此，应力被释放，应变被除去。结果，第三铁芯部23的磁特性得到改善。作为第三板213使用的非晶材料及纳米晶体材料，由于以应力为起因的磁特性的劣化显著，因此热处理的效果好。
在步骤S4中，连结第一铁芯部21、第二铁芯部22以及第三铁芯部23。具体而言，将第一铁芯部21和第二铁芯部22夹着第三铁芯部23进行固定。换言之，在第一铁芯部21与第二铁芯部22之间固定第三铁芯部23。例如，通过使用模具的成形、粘接剂或焊接，在第一方向上的第三铁芯部23的一端侧固定第一铁芯部21，在第一方向上的第三铁芯部23的另一端侧固定第二铁芯部22。第一铁芯部21、第二铁芯部22以及第三铁芯部23也可以不通过粘接剂、焊接、以及使用模具的成形而是通过卷绕绕组25来固定。
通过上述各工序，能够制造定子铁芯20。
以下，对实施方式1的电动机1的定子2的定子铁芯20的效果进行说明。
通过在与旋转轴方向正交的方向(例如，周向或径向)上层叠多个板而形成的定子铁芯有时刚性会降低。例如，在定子铁芯的多个板间有间隙的情况下，相对于与旋转轴方向正交的方向的刚性降低。并且，通过该间隙，可能成为电动机的驱动中的振动(例如，与旋转轴方向正交的方向的振动)以及噪音的原因。
实施方式1的电动机1的定子铁芯20具有：第一铁芯部21，其具有在第一方向上层叠的多个第一板211；第二铁芯部22，其具有在第一方向上层叠的多个第二板212；以及第三铁芯部23，其具有在与第一方向正交的方向上层叠的多个第三板213。第三铁芯部23被夹在第一铁芯部21与第二铁芯部22之间。通过具有在第一方向上层叠的多个第一板211的第一铁芯部21和具有在第一方向上层叠的多个第二板212的第二铁芯部22，能够提高相对于与旋转轴方向正交的方向的刚性。由此，能够降低电动机1的驱动中的振动以及噪音。
例如，在使用电动机1作为压缩机的驱动源时，电动机1安装于作为压缩机的壳体的密闭容器的内壁。在该情况下，在定子铁芯20产生大的应力(与旋转轴方向正交的方向上的应力)。通常，若定子铁芯产生压缩应力，则铁损增加。根据实施方式1的电动机1，能够提高相对于与旋转轴方向正交的方向的刚性，因此能够维持定子铁芯20的形状，能够抑制铁损的增加。通过防止铁损的增加，能够提高马达效率。并且，能够将电动机1牢固地固定于密闭容器，能够在压缩机内降低电动机1的振动以及噪音。
电动机1的第一铁芯部21和第二铁芯部22中的至少一个也可以在定子铁芯20的径向上比第三铁芯部23大。由此，能够在压缩机的密闭容器的内壁安装第一铁芯部21和第二铁芯部22中的至少一方。结果，在将电动机1安装于压缩机的密闭容器的内壁时，在定子铁芯20(特别是第三铁芯部23)产生的压缩应力降低，能够防止铁损的增加。
通常，在定子铁芯中，产生磁滞损耗和涡流损耗等铁损(能量损失)。磁滞损耗是定子铁芯的磁畴因交变磁场而改变磁场的方向时的能量损失，理论上与在定子铁芯产生的磁通变化的频率成比例。涡流损耗是由在定子铁芯(例如，电磁钢板)的内部产生的涡流产生的能量损失。涡流损耗理论上与在定子铁芯产生的磁通变化的频率的平方成比例，并且也与定子铁芯的层叠板的各自的厚度的平方成比例。因此，为了防止铁损的增加、特别是涡流损耗的增加，使层叠板的厚度变薄是有效的。
在实施方式1的电动机1中，定子铁芯20的多个第三板213的每一个比多个第一板211的每一个薄。由此，能够降低定子铁芯20(特别是第三铁芯部23)的涡流损耗。同样地，多个第三板213的每一个比多个第二板212的每一个薄。由此，能够降低定子铁芯20(特别是第三铁芯部23)的涡流损耗。
第三铁芯部23的轭部231在第一方向上的长度比第三铁芯部23的轭部231在第二方向上的宽度长。并且，第三铁芯部23的齿部232在第一方向上的长度比齿部232在第三方向上的宽度长。由此，能够减少用于形成第三铁芯部23的轭部231的第三板213的数量。同样地，能够减少用于形成第三铁芯部23的齿部232的第三板213的数量。因此，能够削减第三板213的切割及粘接等制造工序，能够延长用于形成第三铁芯部23的工具的寿命。
多个第三板213由非晶材料或纳米晶体材料形成。非晶材料及纳米晶体材料具有优异的磁特性，以电磁钢板的3％至15％左右的厚度形成为第三板213。例如，相对于定子铁芯使用0.2mm至0.5mm左右的厚度的电磁钢板，非晶材料及纳米晶体材料能够形成为15μm至30μm左右的厚度。例如，通常定子铁芯所使用的电磁钢板的铁损为1.2W/kg(50Hz且磁通密度1.0T)左右，与此相对，非晶材料的铁损为0.05W/kg(50Hz且磁通密度1.0T)左右。因此，由于涡流损耗与层叠板的厚度的平方成比例地变小，所以即使在电动机以高频率运转的情况下，也能够防止铁损的增加。
第一铁芯部21具有固定第一绝缘体24a的绝缘体固定部224。同样地，第二铁芯部22也可以具有固定第一绝缘体24a的绝缘体固定部224。由此，能够不在第三铁芯部23形成绝缘体固定部224就将第一绝缘体24a固定于定子铁芯20。
以下说明定子铁芯20的制造方法的效果。
根据定子铁芯20的制造方法，能够制造相对于与旋转轴方向正交的方向的刚性高的定子铁芯20。由此，能够制造能够降低电动机1的驱动中的振动以及噪音的定子铁芯20。
通常，非晶材料和纳米晶材料与一般的电磁钢板相比具有3倍至6倍的硬度(例如维氏硬度)，因此加工性差。例如，电磁钢板的维氏硬度为187GN/m3左右，与此相对，非晶材料的维氏硬度为900GN/m3左右。并且，非晶材料和纳米晶体材料由于压缩应力引起的磁特性劣化显著，因此不优选铆接等可能产生压缩应力的固定方法。因此，优选根据定子铁芯的材料来选择固定方法。
在本实施方式中，通过使用模具的成形、粘接剂或焊接来固定多个第三板213，因此能够在防止定子铁芯20的磁特性的劣化的同时牢固地固定第三铁芯部23。并且，通过利用铆接部223分别固定第一铁芯部21以及第二铁芯部22，能够防止定子铁芯20整体的磁特性的劣化并提高刚性。
如上所述，非晶材料和纳米晶材料与一般的电磁钢板相比具有3倍至6倍的硬度(例如维氏硬度)，因此难以进行冲裁处理。在本实施方式中，通过剪切切割将非晶材料或纳米晶体材料切割成矩形，从而能够容易地形成第三板213。
在形成第三铁芯部23的工序中，在形成第三铁芯部23之后，通过对第三铁芯部23实施热处理，释放应力，去除应变。结果，能够改善第三铁芯部23的磁特性。
实施方式2
下面，对本发明的实施方式2的驱动装置4进行说明。
图13是概略地表示驱动装置4的结构的图。
驱动装置4具有实施方式1的电动机1和驱动电动机1的驱动电路41。
驱动电路41是驱动实施方式1的电动机1的电路。实施方式1的电动机1进行基于驱动电路41的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制的可变速驱动。
从作为外部电源的商用交流电源E向驱动电路41供给交流的电力。从商用交流电源E供给的交流电压由整流电路42转换为直流电压。整流电路42例如具有对从商用交流电源E施加的电压进行升压的斩波电路、以及使直流电压平滑的平滑电容器等。
由整流电路42转换后的直流电压通过逆变器电路43转换为可变频率的交流电压，施加于电动机1(具体而言，绕组25)。电动机1由从逆变器电路43供给的可变频率的交流电力驱动。
逆变器电路43例如是三相桥的逆变器电路。逆变器电路43具有作为逆变器主元件的六个IGBT(绝缘栅双极晶体管)43a和六个SiC-SBD(肖特基势垒二极管)43b。在各SiC-SBD43b中，作为续流二极管(FRD)(日文：フライホイルダイオード)，使用了碳化硅(SiC)。SiC-SBD43b抑制在IGBT43a从接通向断开切换电流时产生的反电动势。
转子位置检测部44根据逆变器电路43的输出信号来运算电动机1的转子3的位置，并将转子3的位置信息输出到输出电压运算部45。转子位置检测部44也可以检测电动机1的端子电压来检测电动机1的转子3的位置。
由转子位置检测部44检测出的转子3的位置信息被输出到输出电压运算部45。输出电压运算部45基于从驱动电路41的外部提供的目标转速N以及从转子位置检测部44输入的转子3的位置信息，运算对电动机1施加的最佳的逆变器电路43的输出电压。输出电压运算部45将与运算结果(输出电压)相关联的信号输出到PWM信号生成部46。
PWM信号生成部46将基于从输出电压运算部45输入的信号的PWM信号输出到主元件驱动电路47。主元件驱动电路47驱动逆变器电路43的各IGBT43a。各IGBT43a按照来自主元件驱动电路47的PWM信号进行开关。
分压电阻49a和49b在整流电路42与逆变器电路43之间串联连接。直流电压检测部48检测并保持由分压电阻49a以及49b转换为低电压的电信号。
根据实施方式2的驱动装置4，检测向电动机1(具体而言为绕组25)供给的电流的瞬时值。当检测出的瞬时值高于预先设定的值时，输出电压运算部45停止向PWM信号生成部46输出信号。由此，不再在电动机1中流动大电流，能够防止因定子2的退磁场而产生的转子3的永久磁铁32的退磁，能够提高电动机1的可靠性。
通常，由逆变器控制的电动机(例如无刷直流马达)由高次谐波驱动。因此，在电动机产生的铁损中，涡流损耗占的比例比磁滞损耗大。因此，通过在电动机1的定子2中使用比多个第一板211以及多个第二板212的每一个形成得薄的多个第三板213，能够防止电动机1中的涡流损耗的增加。例如，通过使用由非晶材料或纳米晶体材料形成的板作为第三板213，能够将第三板213的厚度形成得薄，能够有效地防止涡流损耗的增加。
实施方式3
下面，对本发明的实施方式3的压缩机5进行说明。
图14是概略地表示实施方式3的压缩机5的构造的剖视图。
压缩机5具有作为电动部件的实施方式1的电动机1、作为壳体的密闭容器51、作为压缩部件的压缩机构52、以及驱动电动机1的驱动电路41。在本实施方式中，压缩机5是旋转式压缩机。但是，压缩机5并不限定于旋转式压缩机。
密闭容器51覆盖电动机1以及压缩机构52。在密闭容器51的底部贮存有对压缩机构52的滑动部分进行润滑的冷冻机油。驱动电路41是实施方式2中说明的驱动电路。即，驱动电路41具有逆变器电路43。
压缩机5还具有固定在密闭容器51上的玻璃端子53、储液器54、吸入管55和排出管56。
在本实施方式中，电动机1是永久磁铁嵌入型电动机，但并不限定于此。压缩机构52具有缸体52a、活塞52b、上部框架52c(第一框架)、下部框架52d(第二框架)、以及分别安装于上部框架52c及下部框架52d的多个消音器52e。压缩机构52还具有将缸体52a内分为吸入侧和压缩侧的叶片。压缩机构52由电动机1驱动。
经由玻璃端子53向电动机1(具体而言为定子2)的线圈(在实施方式1中说明的绕组25)供给电力。
例如，能够通过热装或焊接等方法，将电动机1的定子2直接安装于密闭容器51。
电动机1的第一铁芯部21和第二铁芯部22中的至少一个可以在定子铁芯20的径向(在图14所示的例子中为R轴方向)上比第三铁芯部23大。在本实施方式中，第一铁芯部21以及第二铁芯部22这双方在定子铁芯20的径向上比第三铁芯部23大。因此，在第三铁芯部23与密闭容器51之间形成有空隙。即，在本实施方式中，第三铁芯部23不与密闭容器51接触。
优选在将定子2安装于密闭容器51之前，对第三铁芯部23实施热处理(退火)。由此，应力被释放，应变被除去。结果，第三铁芯部23的磁特性得到改善。作为第三板213使用的非晶材料及纳米晶体材料，由于以应力为起因的磁特性的劣化显著，因此热处理的效果好。
电动机1的转子3(具体而言，轴33)经由分别设置于上部框架52c及下部框架52d的轴承部而旋转自如地保持于上部框架52c及下部框架52d。
在活塞52b插通有轴33。轴33旋转自如地插通于上部框架52c及下部框架52d。上部框架52c及下部框架52d封闭缸体52a的端面。储液器54经由吸入管55向缸体52a供给制冷剂(例如制冷剂气体)。
下面，对压缩机5的动作进行说明。从储液器54供给的制冷剂从固定于密闭容器51的吸入管55吸入到缸体52a内。通过逆变器的通电使电动机1旋转，从而与轴33嵌合的活塞52b在缸体52a内旋转。由此，在缸体52a内进行制冷剂的压缩。
制冷剂通过消音器52e，在密闭容器51内上升。此时，在被压缩的制冷剂中混入有冷冻机油。制冷剂与冷冻机油的混合物在通过形成于转子铁芯31的通风孔36时，促进制冷剂与冷冻机油的分离，能够防止冷冻机油流入排出管56。这样，被压缩的制冷剂通过排出管56向制冷循环的高压侧供给。
作为压缩机5的制冷剂，能够使用R410A、R407C以及R22等。但是，压缩机5的制冷剂不限于此。例如，作为压缩机5的制冷剂，能够使用低GWP(全球变暖潜能值)的制冷剂等。
作为低GWP制冷剂的代表例，有以下的制冷剂。
(1)组成中具有碳的双键的卤代烃，例如HFO-1234yf(CF3CF＝CH2)。HFO是Hydro-Fluoro-Olefin的简称。Olefin是具有一个双键的不饱和烃。HFO-1234yf的GWP为4。
(2)组成中具有碳的双键的烃，例如R1270(丙烯)。R1270的GWP为3，比HFO-1234yf的GWP小，但R1270的可燃性比HFO-1234yf的可燃性好。
(3)含有组成中具有碳的双键的卤代烃及组成中具有碳的双键的烃中的至少1种的混合物，例如HFO-1234yf与R32的混合物。HFO-1234yf是低压制冷剂，因此压损大，制冷循环(特别是在蒸发器中)的性能容易降低。因此，优选使用与作为高压制冷剂的R32或R41等的混合物。
根据实施方式3的压缩机5，除了实施方式1以及2中说明的效果以外，还具有下述效果。
根据实施方式3的压缩机5，通过使用电动机1作为驱动源，能够提高相对于与旋转轴方向(在图14所示的例子中为Z轴方向)正交的方向的刚性，因此能够将电动机1牢固地固定于密闭容器51，能够在压缩机5内降低电动机1的振动以及噪音。
在电动机1的第一铁芯部21和第二铁芯部22中的至少一个在定子铁芯20的径向上比第三铁芯部23大时，在第三铁芯部23与密闭容器51之间形成空隙。在本实施方式中，第一铁芯部21和第二铁芯部22安装于密闭容器51的内壁。由此，在定子铁芯20产生压缩应力时，该压缩应力主要在第一铁芯部21以及第二铁芯部22产生，能够减少第三铁芯部23处的应力的产生。结果，能够防止铁损的增加，能够提高压缩机5的效率。特别是，非晶材料和纳米晶体材料由于以压缩应力为起因的磁特性的劣化显著，因此在使用非晶材料和纳米晶体材料作为第三板213时，防止铁损增加的效果好。
实施方式4
以下说明本发明的实施方式4的空调机6。
图15是概略地表示实施方式4的空调机6的结构的图。
实施方式4的空调机6(例如，制冷空调装置)具备作为送风机(第一送风机)的室内机61、制冷剂配管62以及通过制冷剂配管62与室内机61连接的作为送风机(第二送风机)的室外机63。
室内机61具有电动机61a(例如，实施方式1的电动机1)、通过由电动机61a驱动而送风的送风部61b、以及覆盖电动机61a和送风部61b的壳体61c。送风部61b具有例如由电动机61a驱动的叶片。
室外机63具有电动机63a(例如实施方式1的电动机1)、送风部63b、压缩机64(例如实施方式3的压缩机5)以及热交换器(未图示)。送风部63b通过由电动机63a驱动而送风。送风部63b例如具有由电动机63a驱动的叶片。压缩机64具有电动机64a(例如实施方式1的电动机1)、由电动机64a驱动的压缩机构64b(例如制冷剂回路)、以及作为覆盖电动机64a及压缩机构64b的壳体的密闭容器64c(压缩容器)。
在实施方式4的空调机6中，室内机61和室外机63中的至少一个具有实施方式1中说明的电动机1。具体而言，作为送风部的驱动源，在电动机61a以及63a的至少一方应用实施方式1中说明的电动机1。
也可以使用实施方式3的压缩机5作为压缩机64。在该情况下，作为压缩机64的电动机64a，使用在实施方式1中说明的电动机1。
空调机6例如能够进行从室内机61吹送冷空气的制冷运转、或者吹送暖空气的制热运转等运转。在室内机61中，电动机61a是用于驱动送风部61b的驱动源。送风部61b能够对调节后的空气进行送风。
根据实施方式4的空调机6，由于在电动机61a以及63a的至少一方应用实施方式1中说明的电动机1，所以能够得到与在实施方式1中说明的效果相同的效果。
并且，通过使用实施方式3的压缩机5作为压缩机64，能够得到与在实施方式3中说明的效果相同的效果，能够提高空调机6的运转效率。
以上说明的各实施方式中的特征能够相互适当地组合。
如以上说明的那样，对优选的实施方式进行了具体说明，但基于本发明的基本技术思想以及教导，本领域技术人员显然能够采用各种改变方式。
附图标记说明
1、61a、63a、64a电动机；2定子；3转子；4驱动装置；5压缩机；6空调机；20定子铁芯；21第一铁芯部；22第二铁芯部；23第三铁芯部；24a第一绝缘体；24b第二绝缘体；25绕组；26槽部；31转子铁芯；32永久磁铁；33轴；41驱动电路；43逆变器电路；51密闭容器；52压缩机构；61室内机；63室外机；200分割铁芯部；211第一板；212第二板；213第三板；221、231轭部；222、232齿部；222a、232a前端部；223铆接；224绝缘体固定部；241绝缘体定位部。

Claims (19)

1.一种定子铁芯，其中，具备：
第一铁芯部，其具有在第一方向上层叠的多个第一板；
第二铁芯部，其具有在所述第一方向上层叠的多个第二板；以及
第三铁芯部，其夹在所述第一铁芯部与所述第二铁芯部之间，
所述第三铁芯部具有：
轭部，其由在与所述第一方向正交的第二方向上层叠的多个第三板形成；以及
齿部，其由在与所述第一方向正交的第三方向上层叠的、与所述轭部的多个第三板不同的多个第三板形成。
2.根据权利要求1所述的定子铁芯，其中，所述轭部的多个第三板及所述齿部的多个第三板的每一个比所述多个第一板的每一个薄。
3.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其中，所述轭部的多个第三板及所述齿部的多个第三板的每一个比所述多个第二板的每一个薄。
4.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其中，所述多个第一板和所述多个第二板由彼此相同的材料形成。
5.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其中，所述轭部在所述第一方向上的长度比所述轭部在所述第二方向上的宽度长。
6.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其中，所述齿部在所述第一方向上的长度比所述齿部在所述第三方向上的宽度长。
7.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其中，所述第一铁芯部和所述第二铁芯部中的至少一个在径向上比所述第三铁芯部长。
8.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其中，所述第一铁芯部及第二铁芯部中的至少一个具有固定绝缘体的固定部。
9.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其中，所述轭部的多个第三板及所述齿部的多个第三板由非晶材料或纳米晶体材料形成。
10.根据权利要求1或2所述的定子铁芯，其中，所述多个第一板以及所述多个第二板中的至少一方是多个电磁钢板。
11.一种定子，其中，具备：
权利要求1至10中任一项所述的定子铁芯；
绝缘体，其与所述定子铁芯组合；以及
绕组，其经由所述绝缘体卷绕在所述定子铁芯上。
12.一种电动机，其中，具备：
转子；以及
具有权利要求1至10中任一项所述的定子铁芯的定子。
13.一种驱动装置，其中，具备：
权利要求12所述的电动机；以及
驱动所述电动机的驱动电路。
14.一种压缩机，其中，具备：
权利要求12所述的电动机；
由所述电动机驱动的压缩机构；
驱动所述电动机的驱动电路；以及
覆盖所述电动机以及所述压缩机构的壳体。
15.一种空调机，其中，具备：
室内机；以及
与所述室内机连接的室外机，
所述室内机及所述室外机中的至少一个具有权利要求12所述的电动机。
16.一种定子铁芯的制造方法，其中，包括：
通过在第一方向上层叠多个第一板而形成第一铁芯部的步骤；
通过在所述第一方向上层叠多个第二板而形成第二铁芯部的步骤；
形成具有轭部及齿部的第三铁芯部的步骤；以及
夹着所述第三铁芯部固定所述第一铁芯部以及所述第二铁芯部的步骤，
形成所述第三铁芯部的步骤包括：
通过在与所述第一方向正交的第二方向上层叠多个第三板而形成所述轭部的步骤；以及
通过在与所述第一方向正交的第三方向上层叠与所述轭部的多个第三板不同的多个第三板而形成所述齿部的步骤。
17.根据权利要求16所述的定子铁芯的制造方法，其中，形成所述第三铁芯部的步骤包括通过剪切切割将非晶材料或纳米晶体材料切割成预先设定的形状，形成所述轭部的多个第三板及所述齿部的多个第三板的步骤。
18.根据权利要求16或17所述的定子铁芯的制造方法，其中，形成所述轭部的步骤包括通过使用模具的成形、粘接剂或焊接来固定所述轭部的多个第三板的步骤，
形成所述齿部的步骤包括通过使用模具的成形、粘接剂或焊接来固定所述齿部的多个第三板的步骤。
19.根据权利要求16或17所述的定子铁芯的制造方法，其中，形成所述第三铁芯部的步骤包括对所述第三铁芯部实施热处理的步骤。
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