CN110622393B - 定子、电动机、压缩机、制冷空调装置及定子的制造方法 - Google Patents

定子、电动机、压缩机、制冷空调装置及定子的制造方法 Download PDF

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Abstract

定子(2)具有磁轭部(21a)和位于径向上的磁轭部(21a)的内侧的齿部(22a)。齿部(22a)的径向上的内侧表面(222)的断裂面比例小于磁轭部(21a)的侧面(211)的断裂面比例。

Description

定子、电动机、压缩机、制冷空调装置及定子的制造方法
技术领域
本发明涉及电动机用的定子。
背景技术
通常，使用具备转子及定子的永久磁铁嵌入型电动机等电动机。在永久磁铁嵌入型电动机中，来自转子的磁通流入径向上的齿部的前端，形成磁路。因此，齿部对电动机的效率的贡献率比磁轭部的贡献率高。定子通过在转子的旋转轴的轴向上层叠电磁钢板等多个片材而形成。通常，从加工的容易度及成本的观点出发，利用冲压加工(具体而言，冲裁加工)来形成电磁钢板等片材(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-228442号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在通过冲压加工形成片材的情况下，片材的轮廓成为断裂面。在该情况下，由于在断裂面上产生了以冲压加工为起因的剪切应力，所以片材的磁特性劣化。定子中，特别是齿部与磁轭部相比对电动机的效率的贡献率高。因此，为了提高电动机的效率，期望改善齿部的磁特性。
本发明的目的在于提高电动机的效率。
用于解决课题的手段
本发明的一方式的定子具备磁轭部和位于径向上的所述磁轭部的内侧的齿部，所述齿部的所述径向上的内侧表面的至少一部分是通过蚀刻加工而形成的面，所述内侧表面的断裂面比例小于所述磁轭部的侧面的断裂面比例。
本发明的另一方式的定子具备磁轭部和位于径向上的所述磁轭部的内侧的齿部，所述齿部的所述径向上的内侧表面的断裂面比例小于所述磁轭部的侧面的断裂面比例，所述内侧表面的断裂面比例是形成于所述内侧表面的断裂面的面积相对于所述齿部的前端部的总面积的比例，所述磁轭部的侧面的断裂面比例是形成于所述侧面的断裂面的面积相对于所述磁轭部的侧面的总面积的比例
发明的效果
根据本发明，能够提高电动机的效率。
附图说明
图1是概略地表示具备本发明的实施方式1的定子的电动机的内部构造的剖视图。
图2是概略地表示定子铁芯的构造的俯视图。
图3是概略地表示分割铁芯部的构造的剖视图。
图4是概略地表示分割定子铁芯的构造的俯视图。
图5是概略地表示分割定子铁芯的构造的立体图。
图6是表示分割定子铁芯的其他例子的图。
图7是概略地表示转子的构造的剖视图。
图8是表示定子的制造工序的一例的流程图。
图9是概略地表示变形例1的定子的分割定子铁芯的构造的俯视图。
图10是概略地表示变形例1的定子的分割定子铁芯的构造的立体图。
图11是概略地表示变形例2的定子的分割定子铁芯的构造的俯视图。
图12是概略地表示变形例3的定子的分割定子铁芯的构造的俯视图。
图13是概略地表示变形例4的定子的分割定子铁芯的构造的俯视图。
图14是概略地表示变形例5的定子的分割定子铁芯的构造的俯视图。
图15是概略地表示变形例6的定子的分割定子铁芯的构造的俯视图。
图16是概略地表示本发明的实施方式2的压缩机的构造的剖视图。
图17是概略地表示本发明的实施方式3的制冷空调装置的结构的图。
具体实施方式
实施方式1
图1是概略地表示具备本发明的实施方式1的定子2的电动机1的内部构造的剖视图。
箭头D1表示沿着定子2、定子铁芯2a及转子3各自的外周的方向(以下称为“周向”)。在各图所示的xyz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32)的轴线A1(即，转子3的旋转中心)平行的方向(称为轴向)，x轴方向(x轴)表示与z轴方向正交的方向，y轴方向(y轴)表示与z轴方向及x轴方向双方正交的方向。
电动机1具有定子2和转子3。在图1所示的例子中，电动机1还具有框架4(也称为外壳、壳体或电机框架)。电动机1例如是永久磁铁嵌入型电动机。
定子2具有形成为圆环状的定子铁芯2a和卷绕于定子铁芯2a的绕组27。定子2在以轴线A1(即，转子3的旋转中心)为中心的周向上形成为圆环状。在定子2的内侧旋转自如地设置有转子3。在定子2的内侧表面与转子3的外侧表面之间形成有0.3mm至1mm的气隙。当从逆变器向定子2的绕组27供给电流时，转子3旋转。供给到绕组27的电流是具有与指令转速同步的频率的电流。
定子2(具体而言，定子铁芯2a)由框架4保持。例如，定子2(具体而言，定子铁芯2a)通过压入及热压配合中的一方固定于框架4。
定子2具有多个分割铁芯部25a。在图1所示的例子中，多个分割铁芯部25a在以轴线A1为中心的周向上排列成圆环状，由此形成定子2。
图2是概略地表示定子铁芯2a的构造的俯视图。
定子铁芯2a具有至少一个磁轭部21a和至少一个齿部22a。定子铁芯2a由多个分割的定子铁芯20a(以下，也称为“分割定子铁芯20a”)形成。因此，各分割定子铁芯20a具有磁轭部21a和齿部22a。
但是，定子2也可以不由多个分割定子铁芯20a形成。例如，定子铁芯2a也可以通过层叠圆环状的多个材料(例如非晶金属等非晶材料或电磁钢板)而形成。
如图2所示，在定子铁芯2a中，分割定子铁芯20a的磁轭部21a与相邻的其他分割定子铁芯20a的磁轭部21a连结。由两个磁轭部21a及两个齿部22a包围的区域是槽部26。
多个槽部26在周向上等间隔地形成。在图2所示的例子中，在定子铁芯2a形成有九个槽部26。
如图2所示，定子铁芯2a具有多个齿部22a，各齿部22a隔着槽部26相邻。因此，多个齿部22a及多个槽部26在周向上交替排列。周向上的多个齿部22a的排列间距(即，周向上的槽部26的宽度)为等间隔。
图3是概略地表示分割铁芯部25a的构造的剖视图。
各分割铁芯部25a具有磁轭部21a、位于径向上的磁轭部21a的内侧的齿部22a、绕组27和将定子铁芯2a绝缘的绝缘体24a及24b。在本实施方式中，磁轭部21a及齿部22a一体形成，但也可以将与磁轭部21a分开形成的齿部22a安装于磁轭部21a。
绕组27隔着绝缘体24a及24b卷绕于定子铁芯2a，形成产生旋转磁场的线圈。具体而言，绕组27卷绕于齿部22a的外周。
绕组27例如是磁线。例如，定子2是三相，绕组27(即，线圈)的接线是Y接线(也称为星形接线)。绕组27的匝数及线径根据电动机1的转速、转矩、电压规格及槽部26的截面积等来确定。绕组27的线径例如为1.0mm。在定子铁芯2a的各齿部22a上卷绕有例如80匝绕组27。但是，绕组27的线径及匝数不限于这些例子。
绕组27的绕线方式是集中绕组。例如，能够在将分割定子铁芯20a排列成圆环状之前的状态(例如，分割定子铁芯20a排列成直线状的状态)下，将绕组27卷绕于分割定子铁芯20a。卷绕有绕组27的分割定子铁芯20a(即，分割铁芯部25a)被折叠成圆环状，并通过焊接等固定。
图4是概略地表示分割定子铁芯20a的构造的俯视图。
图5是概略地表示分割定子铁芯20a的构造的立体图。
磁轭部21a在周向上延伸，齿部22a朝向定子铁芯2a的径向上的内侧(在图3中为-y方向)延伸。换言之，齿部22a从磁轭部21a朝向轴线A1突出。如图4和图5所示，齿部22a具有主体部221a和齿顶部222a。齿顶部222a形成在径向上的齿部22a(具体而言，主体部221a的端部)的前端。在图4和图5所示的例子中，主体部221a沿着径向具有相等的宽度。齿顶部222a在周向上延伸，形成为朝向周向扩展。
如图3至图5所示，在分割定子铁芯20a(例如，磁轭部21a)形成有用于固定绝缘体24a的固定孔24c。
分割定子铁芯20a由至少一个片材28(也称为板)形成。在本实施方式中，通过在轴向(即，z轴方向)上层叠多个片材28而形成分割定子铁芯20a。
片材28首先通过冲压加工(具体而言，冲裁加工)形成为预先确定的形状。片材28例如是电磁钢板。在使用电磁钢板作为片材28的情况下，片材28的厚度例如为0.01mm至0.7mm。在本实施方式中，片材28的厚度为0.35mm。片材28通过铆接24d与相邻的其他片材28紧固。
通常，在定子铁芯中，产生磁滞损耗及涡流损耗等铁损(即，能量损失)。磁滞损耗是定子铁芯的磁畴由交变磁场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)的内部产生的涡电流产生的能量损失。通常，由逆变器控制的电动机(例如，无刷直流电动机)由高频驱动。因此，在电动机产生的铁损中，涡流损耗所占的比例比磁滞损耗大。涡流损耗在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，进而也与定子铁芯的片材(例如，电磁钢板)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，使片材的厚度变薄是有效的。
片材28也可以是电磁钢板以外的材料，例如非晶金属等非晶材料或纳米晶体材料。在使用非晶材料作为片材28的材料时，非晶材料的厚度为电磁钢板的3％至15％左右。例如，相对于使用厚度为0.2mm至0.5mm左右的电磁钢板作为片材28的材料，非晶材料能够形成为15μm至30μm左右的厚度。通常，涡流损耗与片材的厚度的平方成比例地变小，因此，在使用非晶材料作为片材28的材料时，即使在电动机1以高频运转的情况下也能够防止铁损的增加。
在使用非晶材料作为片材28的材料时，能够减小定子铁芯2a中的铁损密度。即，能够抑制定子铁芯2a中的铁损的增加。例如，电磁钢板的铁损密度为1.2W/kg(50Hz下磁通密度1.0T)，与此相对，非晶材料的铁损密度为0.05W/kg(50Hz下磁通密度1.0T)。因此，与电磁钢板相比，非晶材料的铁损密度非常小。
通常，非晶金属等非晶材料与电磁钢板相比具有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。因此，由于非晶材料的硬度大，所以在通过冲压加工对非晶材料进行加工的情况下，在非晶材料中产生较大的剪切应力。当在非晶材料中产生较大的剪切应力时，非晶材料的磁特性显著劣化。并且，由于非晶材料的硬度大，因此在通过冲压加工进行加工的情况下，加工工具的磨损剧烈，维护频率(时间)及维护费用增加。因此，对于非晶材料那样的硬度高的材料，无论从磁特性的观点还是从制造的观点出发，蚀刻加工都比冲压加工更适合。
图4所示的虚线B1是磁轭部21a与齿部22a之间的交界。在该情况下，作为齿部22a的径向上的内侧表面的齿顶端面222的断裂面比例小于磁轭部21a的侧面211的断裂面比例。
齿顶端面222是齿部22a的前端部，具体而言，是齿部22a中的面向转子3的部分。齿顶端面222的断裂面比例是指，在分割定子铁芯20a中，形成于齿顶端面222的断裂面的面积相对于齿顶端面222的总面积的比例。
磁轭部21a的侧面211是磁轭部21a的外侧表面中的轴向上的两端侧的表面以外的部分。磁轭部21a的侧面211的断裂面比例是指，在分割定子铁芯20a中，形成于侧面211的断裂面的面积相对于磁轭部21a的侧面211的总面积的比例。
断裂面是由于脆性破坏而形成的面。在本实施方式中，在利用冲压加工(具体而言，冲裁加工)对片材28进行加工时形成断裂面。
在定子2中，与磁轭部21a相比，磁通集中于齿部22a，因此优选对齿部22a实施蚀刻加工。由此，实施了蚀刻加工的部分的磁特性被改善。换言之，实施了蚀刻加工的部分的铁损减少。来自转子3的磁通从齿顶端面222及齿顶部222a流入齿部22a内(即，主体部221a)。因此，磁通集中在齿顶部222a、特别是齿顶端面222，因此优选对齿顶部222a和齿顶端面222实施蚀刻加工。
在本实施方式中，齿顶端面222的至少一部分是通过蚀刻加工而形成的面。优选齿顶端面222全部通过蚀刻加工而形成。例如，在利用冲裁加工将片材28加工成图4所示的形状之后，通过蚀刻加工形成齿顶端面222。通过实施蚀刻加工而形成腐蚀面。即，片材28的齿顶端面222以外的部分通过冲裁加工形成，实施了蚀刻加工的齿顶端面222由腐蚀面形成。因此，齿顶端面222的断裂面比例小于磁轭部21a的侧面211的断裂面比例。由此，齿顶端面222的磁特性被改善。
在转子3旋转时，以磁通集中于转子3的旋转方向上的齿部22a的上游侧的方式形成有磁场。因此，优选在转子3的旋转方向上的齿部22a的上游侧实施蚀刻加工。在该情况下，优选对转子3的旋转方向上的齿部22a的上游侧的侧面(例如，主体部221a的侧面及齿顶部222a的侧面)实施蚀刻加工。
通过实施蚀刻加工，实施了蚀刻加工的部分的位错密度变小。因此，齿部22a的齿顶端面222的位错密度小于磁轭部21a的侧面211的位错密度。由此，实施了蚀刻加工的部分的磁特性被改善。
磁轭部21a也可以通过冲压加工而形成。磁轭部21a的侧面211的磁特性由于冲压加工而劣化，但磁轭部21a与齿部22a相比，对电动机1的效率的贡献率较低。因此，通过利用冲压加工，与仅利用蚀刻加工来加工片材28的情况相比，能够容易地加工磁轭部21a，并且能够减少制造成本。
图6是表示分割定子铁芯20a的其他例子的图。
分割定子铁芯20a也可以部分地组成不同。例如，在分割定子铁芯20a中，齿部22a的硅浓度可以高于磁轭部21a的硅浓度。在该情况下，齿部22a的硅含量比磁轭部21a多。并且，如图6所示，在齿部22a中，优选越接近径向内侧而硅浓度越高。在分割定子铁芯20a中，通过提高硅浓度，能够减少铁损。在硅浓度最高的部分中，硅浓度为6％。在图6所示的例子中，齿顶部222a和齿顶端面222的硅浓度为6％。由于硅浓度高的部分硬度高，因此与冲压加工相比蚀刻加工更适合。
齿部22a的维氏硬度高于磁轭部21a的维氏硬度。例如，如上所述，在硅浓度高的部分中，维氏硬度高。通过提高维氏硬度，能够减少铁损，能够提高电动机1的效率。
以下对转子3的构造进行说明。
图7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、轴32、至少一个永久磁铁33、至少一个磁铁插入孔34、至少一个磁通势垒35、至少一个通风孔36及至少一个狭缝38。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32的轴线。
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33插入的空隙。在各磁铁插入孔34中插入有一个永久磁铁33。但是，也可以在各磁铁插入孔34中配置多个永久磁铁33。插入到磁铁插入孔34的永久磁铁33在转子3的径向(即，与轴线A1正交的方向)上被磁化。磁铁插入孔34的数量与转子3的磁极数对应。各磁极的位置关系相同。在本实施方式中，转子3的磁极数为6极。但是，转子3的磁极数只要是2极以上即可。
永久磁铁33例如使用以钕(Nd)、铁(Fe)及硼(B)为主成分的稀土类磁铁(以下，称为“Nd-Fe-B永久磁铁”)。
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，如压缩机那样在100℃以上的高温气氛中使用采用Nd稀土类磁铁的电动机的情况下，磁铁的矫顽力因温度而劣化约-0.5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。在通常的压缩机中，电动机的气氛温度上限为150℃左右，相对于20℃，在130℃左右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减磁，需要1100～1500A/m左右的矫顽力。为了在150℃的气氛温度中保证矫顽力，需要将常温矫顽力设计为1800～2300A/m左右。
在Nd-Fe-B永久磁铁中没有添加Dy元素的状态下，常温矫顽力为1800A/m左右。为了得到2300kA/m左右的矫顽力，需要添加2wt％左右的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，若考虑电动机的效率，则希望减少Dy添加量。
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例如为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。转子铁芯31的电磁钢板通过铆接与相邻的其他电磁钢板紧固。
在转子3的径向上的磁铁插入孔34的外侧形成有至少一个狭缝38。在本实施方式中，在转子3的径向上的磁铁插入孔34的外侧形成有多个狭缝38。各狭缝38在径向上长。
轴32与转子铁芯31连结。例如，轴32通过热压配合或压入等固定到形成于转子铁芯31的轴孔37中。由此，通过转子铁芯31旋转而产生的旋转能量被传递至轴32。
磁通势垒35形成于在转子3的周向上与磁铁插入孔34相邻的位置。磁通势垒35减少漏磁通。为了防止相邻的磁极间的磁通的短路，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，在压缩机中使用了电动机1时，制冷剂能够通过通风孔36。
以下，对实施方式1的定子2的制造方法进行说明。
图8是表示定子2的制造工序的一例的流程图。
在步骤S1中，形成具有预先确定的构造的多个片材28。例如，通过冲压加工(具体而言，冲裁加工)将多个片材28形成为磁轭部21a及齿部22a的形状。但是，齿部22a也可以不通过冲压加工形成。例如，对于齿部22a，也可以使用蚀刻加工将多个片材28形成为齿部22a的形状。在该情况下，磁轭部21a及齿部22a也可以在不同的步骤形成。
在步骤S2中，组装分割定子铁芯20a。具体而言，通过在轴向上层叠多个片材28来组装分割定子铁芯20a。多个片材28例如在通过铆接24d紧固的同时在轴向上层叠。也可以通过铆接24d以外的方法(例如粘接剂)将多个片材28固定。在将电动机1用于压缩机的情况下，优选为具有耐热性和对压缩机制冷剂的耐性的粘接剂。
在步骤S3中，进行蚀刻加工。具体而言，通过蚀刻加工形成齿部22a的齿顶端面222的至少一部分，以使齿部22a的齿顶端面222的断裂面比例小于磁轭部21a的侧面211的断裂面比例。优选通过蚀刻加工形成齿顶端面222的全部。也可以与齿顶端面222一起对包含齿顶部222a的至少一部分的部分实施蚀刻加工。在该情况下，优选在转子3的旋转方向上的齿部22a的上游侧实施蚀刻加工。步骤S2和步骤S3的工序也可以调换顺序。
在蚀刻加工中，在片材28上涂布抗蚀剂，进行曝光及显影，从而以形成片材28的形状的方式残留抗蚀剂。去除不需要的抗蚀剂。通过具有腐蚀作用的化学药品(具体而言，蚀刻液)仅腐蚀未被抗蚀剂覆盖的部分(即，齿顶端面222)，由此除去断裂面。蚀刻加工与冲压加工相比具有加工精度高、在加工面不产生剪切应力的优点。通过蚀刻加工能够防止产生剪切应力，防止磁特性的劣化、即铁损的恶化。
在步骤S4中，在分割定子铁芯20a上卷绕绕组27。例如，能够使用绕线机以锭翼方式进行绕组27的卷绕。反复进行步骤S4的工序，形成多个分割铁芯部25a。在使用绝缘体24a及24b的情况下，在进行绕组27的卷绕之前，将绝缘体24a及24b与分割定子铁芯20a组合。然后，将绕组27卷绕于安装有绝缘体24a及24b的分割定子铁芯20a。
在步骤S5中，将多个分割铁芯部25a折叠成圆环状，并通过焊接等固定。
通过上述的各工序，能够制造定子2。也可以将上述的定子2的制造方法应用于后述的其他实施方式的定子的制造。
以下对实施方式1的定子2的效果进行说明。
在电动机1中，来自转子3的磁通从齿顶端面222及齿顶部222a流入齿部22a内(即，主体部221a)。因此，齿部22a、特别是齿顶端面222及齿顶部222a的磁特性直接关系到电动机1的特性，与电动机1中的其他部分的磁特性相比，对电动机1的特性的贡献率大。在通过冲压加工形成片材28的情况下，在片材28产生剪切应力。若在片材28产生剪切应力，则片材28的磁特性劣化。在本实施方式中，齿顶端面222的断裂面比例小于磁轭部21a的侧面211的断裂面比例。由此，齿顶端面222的磁特性被改善。换言之，齿顶端面222的铁损减少。结果，能够提高电动机1的效率。
在分割定子铁芯20a中，在齿部22a的硅浓度高于磁轭部21a的硅浓度的情况下，能够减少铁损。如上所述，齿顶端面222及齿顶部222a的磁特性直接关系到电动机1的特性，与电动机1中的其他部分的磁特性相比，对电动机1的特性的贡献率大。因此，通过提高齿顶端面222及齿顶部222a的硅浓度，能够减少铁损，能够提高电动机1的效率。
具有实施方式1的定子2的电动机1具有上述的效果。并且，在电动机1中，由于永久磁铁33在转子3的径向(即，与轴线A1正交的方向)上被磁化，因此来自转子3的磁通容易集中在齿顶部222a和齿顶端面222。由此，能够提高电动机1的效率。
并且，在电动机1中，在转子3的径向上的磁铁插入孔34的外侧形成有至少一个狭缝38。在通过蚀刻加工形成齿顶端面222的情况下，通过蚀刻加工形成的部分的晶体构造的缺陷比冲压加工的少。由于晶体构造的缺陷少，因此可得到良好的磁特性，特别是电感(即，磁通的通过容易度)提高。然而，通常，电感越大，由来自定子的磁通产生的磁吸引力越增加。在该吸引力的作用下转子振动，噪音增加。在本实施方式中，在转子3的径向上的磁铁插入孔34的外侧形成有至少一个狭缝38，因此周向(也称为q轴)的电感降低。由此，上述的吸引力降低，能够抑制转子3的振动及电动机1中的噪音。
根据实施方式1的定子2的制造方法，能够制造具有上述的效果的定子2。
并且，在本实施方式中，通过在定子2的制造工序中使用蚀刻加工，能够使齿顶端面222的断裂面比例小于磁轭部21a的侧面211的断裂面比例。由此，能够改善齿顶端面222的磁特性。
变形例1
图9是概略地表示变形例1的定子的分割定子铁芯20b的构造的俯视图。
图10是概略地表示变形例1的定子的分割定子铁芯20b的构造的立体图。
在变形例1的定子的分割定子铁芯20b中，齿部22b的构造与实施方式1的定子2的分割定子铁芯20a的齿部22a不同，其他方面与实施方式1相同。分割定子铁芯20b能够代替分割定子铁芯20a而应用于实施方式1的定子2。
在分割定子铁芯20b中，磁轭部21a具有至少一个第一片材28a，齿部22b具有至少一个第二片材28b。在图10所示的例子中，多个第一片材28a在轴向上层叠，多个第二片材28b在轴向上层叠。图9所示的虚线B1是磁轭部21a与齿部22b之间的交界。因此，齿部22b(具体而言，主体部221a)包括第一片材28a的一部分及第二片材28b。齿顶部222a由第二片材28b形成。
分割定子铁芯20b被分割为第一部分231及第二部分232。在分割定子铁芯20b中，由第一片材28a形成的部分是第一部分231。在分割定子铁芯20b中，由第二片材28b形成的部分是第二部分232。第一部分231包括磁轭部21a和齿部22b的一部分。第二部分232是齿部22b的一部分。
第二片材28b(即，第二部分232)安装于第一片材28a(即，第一部分231)的径向上的内侧端部。例如，通过粘接剂将第二片材28b固定于第一片材28a。
第一片材28a及第二片材28b的材料互不相同。例如，第一片材28a为电磁钢板，第二片材28b为非晶金属等非晶材料或纳米晶体材料。
第二片材28b比第一片材28a薄。当使用电磁钢板作为第一片材28a时，第一片材28a的厚度为0.20mm至0.50mm。在使用非晶材料作为第二片材28b时，第二片材28b的厚度为10μm至100μm。10μm至100μm的第二片材28b那样的较薄的材料的减少铁损的效果大。
变形例1的定子能够通过与实施方式1的定子2的制造方法中的工序(图8)相同的工序来制造。例如，在图8所示的步骤S1中，通过冲裁加工将多个第一片材28a及多个第二片材28b形成为具有预先确定的构造。在使用非晶材料作为第二片材28b时，考虑加工的容易度，也可以代替冲压加工而通过蚀刻加工将多个第二片材28b形成为具有预先确定的构造。
在步骤S2中，组装分割定子铁芯20b。具体而言，通过在轴向上层叠多个第一片材28a来组装第一部分231。多个第一片材28a例如在通过铆接24d紧固的同时在轴向上层叠。并且，通过在轴向上层叠第二片材28b来组装第二部分232。多个第二片材28b例如通过粘接剂相互粘接，在轴向上层叠。然后，将第二部分232安装于第一部分231。例如，通过粘接剂将第二部分232固定于第一部分231。步骤S2之后的处理与上述的步骤S3至步骤S5中的处理相同。
变形例1的定子具有与实施方式1的定子2相同的效果。
并且，在变形例1中，齿顶端面222及齿顶部222a由第二片材28b(即，第二部分232)形成。因此，能够在对电动机1的特性(例如，电动机的效率)的影响大的部分(例如，第二部分232)使用磁特性优异的材料(例如，非晶材料)。特别是，如10μm至100μm的第二片材28b那样的较薄的材料的减少铁损的效果大。由此，能够减少第二部分232中的铁损。能够在对电动机1的特性(例如，电动机的效率)的影响小的部分(例如，第一部分231)使用作为廉价材料的电磁钢板。结果，能够提高电动机1的效率，并且能够抑制电动机1(具体而言，定子)的成本的增加。
变形例2
图11是概略地表示变形例2的定子的分割定子铁芯20c的构造的俯视图。
在变形例2的定子的分割定子铁芯20c中，齿部22c的构造与实施方式1的定子2的分割定子铁芯20a的齿部22a及变形例1中的齿部22b不同。
分割定子铁芯20c在第一部分231中与第二部分232接触的部分为平面形状，在第二部分232中与第一部分231接触的部分为平面形状。
分割定子铁芯20c中的其他构造与变形例1中说明的分割定子铁芯20b相同。分割定子铁芯20c能够代替分割定子铁芯20a而应用于实施方式1的定子2。
变形例2的定子具有与变形例1的定子相同的效果。
变形例3
图12是概略地表示变形例3的定子的分割定子铁芯20d的构造的俯视图。
在变形例3的定子的分割定子铁芯20d中，齿部22d的构造与实施方式1的定子2的分割定子铁芯20a的齿部22a及变形例1中的齿部22b不同。
在分割定子铁芯20d中，第一部分231包括磁轭部21a和齿部22d的主体部221a，第二部分232是齿部22d的齿顶部222a。
分割定子铁芯20d中的其他构造与变形例1中说明的分割定子铁芯20b相同。分割定子铁芯20d能够代替分割定子铁芯20a而应用于实施方式1的定子2。
变形例3的定子具有与变形例1的定子相同的效果。
变形例4
图13是概略地表示变形例4的定子的分割定子铁芯20e的构造的俯视图。
在变形例4的定子的分割定子铁芯20e中，齿部22e的构造与实施方式1的定子2的分割定子铁芯20a的齿部22a及变形例1中的齿部22b不同。
在分割定子铁芯20e中，第一部分231包括磁轭部21a、齿部22e的主体部221a和齿部22e的齿顶部222a的一部分，第二部分232包括齿部22e的齿顶部222a的一部分。因此，第一部分231包括齿顶端面222的一部分，第二部分232包括齿顶端面222的一部分。第二部分232也可以包括齿部22e的主体部221a。
分割定子铁芯20e中的其他构造与变形例1中说明的分割定子铁芯20b相同。分割定子铁芯20e能够代替分割定子铁芯20a而应用于实施方式1的定子2。
变形例4的定子具有与变形例1的定子相同的效果。
变形例5
图14是概略地表示变形例5的定子的分割定子铁芯20f的构造的俯视图。
在变形例5的定子的分割定子铁芯20f中，齿部22f的构造与实施方式1的定子2的分割定子铁芯20a的齿部22a及变形例1中的齿部22b不同。
在分割定子铁芯20f中，第二部分232在径向上比变形例4中的第二部分232长。第一部分231包括磁轭部21a、齿部22f的主体部221a的一部分及齿部22f的齿顶部222a的一部分，第二部分232包括齿部22f的主体部221a的一部分和齿部22f的齿顶部222a的一部分。因此，第一部分231包括齿顶端面222的一部分，第二部分232包括齿顶端面222的一部分。
分割定子铁芯20f中的其他构造与变形例1中说明的分割定子铁芯20b相同。分割定子铁芯20f能够代替分割定子铁芯20a而应用于实施方式1的定子2。
变形例5的定子具有与变形例1的定子相同的效果。
变形例6
图15是概略地表示变形例6的定子的分割定子铁芯20g的构造的俯视图。
在变形例6的定子的分割定子铁芯20g中，齿部22g的构造与实施方式1的定子2的分割定子铁芯20a的齿部22a及变形例1中的齿部22b不同。
在分割定子铁芯20g中，第二部分232配置在转子3的旋转方向上的上游侧。第一部分231包括磁轭部21a、齿部22g的主体部221a的一部分及齿部22g的齿顶部222a的一部分，第二部分232包括齿部22g的主体部221a的一部分和齿部22g的齿顶部222a的一部分。因此，第一部分231包括齿顶端面222的一部分，第二部分232包括齿顶端面222的一部分。
分割定子铁芯20g中的其他构造与变形例1中说明的分割定子铁芯20b相同。分割定子铁芯20g能够代替分割定子铁芯20a而应用于实施方式1的定子2。
变形例6的定子具有与变形例1的定子相同的效果。
在转子3旋转时，磁通集中在转子3的旋转方向上的齿部22a的上游侧。因此，在变形例6的定子中，由于第二部分232配置于转子3的旋转方向上的上游侧，因此能够更有效地抑制铁损的增加，能够提高电动机1的效率。
实施方式2
对本发明的实施方式2的压缩机6进行说明。
图16是概略地表示实施方式2的压缩机6的构造的剖视图。
压缩机6具有作为电动部件的电动机60、作为外壳的密闭容器61、及作为压缩部件的压缩机构62。在本实施方式中，压缩机6是旋转式压缩机。但是，压缩机6并不限定于旋转式压缩机。
电动机60是具有实施方式1的定子2(包括各变形例的定子)的电动机1。在本实施方式中，电动机60是永久磁铁嵌入型电动机，但并不限定于此。
密闭容器61覆盖电动机60及压缩机构62。在密闭容器61的底部积存有对压缩机构62的滑动部分进行润滑的冷冻机油。
压缩机6还具有固定于密闭容器61的玻璃端子63、储液器64、吸入管65及排出管66。
压缩机构62具有气缸62a、活塞62b、上部框架62c(第一框架)、下部框架62d(第二框架)、以及分别安装于上部框架62c及下部框架62d的多个消音器62e。压缩机构62还具有将气缸62a内分成吸入侧和压缩侧的叶片。压缩机构62由电动机60驱动。
电动机60不具有图1所示的框架4。电动机60的定子2代替框架4而通过压入及热压配合中的一方固定于密闭容器61内。也可以代替压入及热压配合而通过焊接将定子2直接安装于密闭容器61。
经由玻璃端子63向电动机60的定子的线圈(例如，图1所示的绕组27)供给电力。
电动机60的转子(具体而言，转子3的轴32)经由上部框架62c及下部框架62d各自所具备的轴承部而旋转自如地保持于上部框架62c及下部框架62d。
在活塞62b中插通有轴32。在上部框架62c及下部框架62d上旋转自如地插通有轴32。上部框架62c及下部框架62d封闭气缸62a的端面。储液器64经由吸入管65将制冷剂(例如制冷剂气体)供给至气缸62a。
下面，对压缩机6的动作进行说明。从储液器64供给的制冷剂从固定于密闭容器61的吸入管65向气缸62a内吸入。通过逆变器的通电使电动机60旋转，从而与轴32嵌合的活塞62b在气缸62a内旋转。由此，在气缸62a内进行制冷剂的压缩。
制冷剂通过消音器62e，在密闭容器61内上升。在压缩后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，被促进制冷剂与冷冻机油的分离，由此，能够防止冷冻机油流入排出管66。这样，被压缩的制冷剂通过喷出管66向制冷循环的高压侧供给。
作为压缩机6的制冷剂，能够使用R410A、R407C或R22等。但是，压缩机6的制冷剂并不限于此。例如，作为压缩机6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)组成中具有碳双键的卤代烃例如为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)组成中具有碳双键的烃例如为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)包含组成中具有碳双键的卤代烃及组成中具有碳双键的烃中的至少一种的混合物例如为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2的压缩机6，除了实施方式1(包括各变形例)中说明的效果之外，还具有下述的效果。
在将定子2通过压入及热压配合中的一方固定于密闭容器61内时，在定子2的磁轭部21a产生应力。在该情况下，磁轭部21a中的磁特性容易劣化。但是，磁轭部21a与齿部22a相比，对电动机60的效率的贡献率低。因此，如在实施方式1中说明的那样，在电动机60中，对电动机60的效率的贡献率高的齿部22a(包括各变形例)、特别是齿顶端面222的磁特性被改善，所以能够改善电动机60的效率，结果，能够提供压缩效率高的压缩机6。
实施方式3
对具有实施方式2的压缩机6的制冷空调装置7进行说明。
图17是概略地表示本发明的实施方式3的制冷空调装置7的结构的图。
制冷空调装置7例如是能够进行制冷制热运转的空调机。图17所示的制冷剂回路图是能够进行制冷运转的空调机的制冷剂回路图的一例。
实施方式3的制冷空调装置7具有室外机71、室内机72、以及连接室外机71及室内机72而构成制冷剂回路(制冷回路)的制冷剂配管73。
室外机71具有压缩机6、冷凝器74、节流装置75及室外送风机76(第一送风机)。冷凝器74对由压缩机6压缩后的制冷剂进行冷凝。节流装置75对由冷凝器74冷凝后的制冷剂进行减压，调节制冷剂的流量。
室内机72具有蒸发器77和室内送风机78(第二送风机)。蒸发器77使由节流装置75减压后的制冷剂蒸发，对室内空气进行冷却。
以下对制冷空调装置7中的制冷运转的基本动作进行说明。在制冷运转中，制冷剂由压缩机6压缩，流入冷凝器74。制冷剂由冷凝器74冷凝，冷凝后的制冷剂流入节流装置75。制冷剂由节流装置75减压，减压后的制冷剂流入蒸发器77。在蒸发器77中制冷剂蒸发，成为制冷剂气体，再次向室外机71的压缩机6流入。室外送风机76将室外空气输送至冷凝器74，且室内送风机78将室内空气输送至蒸发器77，从而制冷剂与空气进行热交换。
以上说明的制冷空调装置7的结构及动作是一例，并不限定于所述的例子。
根据实施方式3的制冷空调装置7，除了实施方式1及2中说明的效果之外，还具有下述的效果。
根据实施方式3的制冷空调装置7，由于具有压缩效率高的压缩机6，因此能够提供高效率的制冷空调装置7。
如以上说明的那样，具体说明了优选的实施方式，但基于本发明的基本的技术思想及教导，本领域技术人员显然能够采用各种改变方式。
以上说明的各实施方式的特征及各变形例中的特征能够相互适当组合。
附图标记说明
1、60电动机；2定子；2a定子铁芯；3转子；4框架；6压缩机；7制冷空调装置；20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g分割定子铁芯；21a磁轭部；22a、22b、22c、22d、22e、22f齿部；25a分割铁芯部；27绕组；28片材；28a第一片材；28b第二片材；61密闭容器；62压缩机构；71室外机；72室内机；221a主体部；222a齿顶部；211侧面；222齿顶端面；231第一部分；232第二部分。

Claims (22)

1.一种定子，其中，具备：
磁轭部，所述磁轭部通过冲压加工而形成；以及
齿部，其位于径向上的所述磁轭部的内侧，
所述齿部的所述径向上的内侧表面的至少一部分是通过蚀刻加工而形成的面，
所述内侧表面的断裂面比例是形成于所述内侧表面的断裂面的面积相对于所述齿部的前端部的总面积的比例，
所述磁轭部的侧面的断裂面比例是形成于所述侧面的断裂面的面积相对于所述磁轭部的侧面的总面积的比例，
所述内侧表面的断裂面比例小于所述磁轭部的侧面的断裂面比例，
在所述齿部中，随着接近径向内侧，硅浓度变高。
2.根据权利要求1所述的定子，其中，
所述齿部的所述内侧表面的位错密度小于所述磁轭部的侧面的位错密度。
3.根据权利要求1或2所述的定子，其中，
所述齿部的所述内侧表面由腐蚀面形成。
4.根据权利要求1或2所述的定子，其中，
所述齿部的硅浓度高于所述磁轭部的硅浓度。
5.根据权利要求1或2所述的定子，其中，
所述齿部的维氏硬度高于所述磁轭部的维氏硬度。
6.根据权利要求1或2所述的定子，其中，
所述磁轭部具有第一片材，
所述齿部具有第二片材。
7.根据权利要求6所述的定子，其中，
所述第二片材安装于所述第一片材的所述径向上的内侧端部。
8.根据权利要求6所述的定子，其中，
所述第一片材及所述第二片材的材料互不相同。
9.根据权利要求6所述的定子，其中，
所述第一片材是电磁钢板。
10.根据权利要求6所述的定子，其中，
所述第二片材是非晶材料。
11.根据权利要求6所述的定子，其中，
所述第一片材的厚度为0.20mm至0.50mm。
12.根据权利要求6所述的定子，其中，
所述第二片材的厚度为10μm至100μm。
13.根据权利要求1或2所述的定子，其中，
所述磁轭部及所述齿部中的所述内侧表面以外的部分通过冲裁加工而形成。
14.一种定子，其中，具备：
磁轭部，所述磁轭部通过冲压加工而形成；以及
齿部，其位于径向上的所述磁轭部的内侧，
所述齿部的所述径向上的内侧表面的断裂面比例小于所述磁轭部的侧面的断裂面比例，
所述内侧表面的断裂面比例是形成于所述内侧表面的断裂面的面积相对于所述齿部的前端部的总面积的比例，
所述磁轭部的侧面的断裂面比例是形成于所述侧面的断裂面的面积相对于所述磁轭部的侧面的总面积的比例，
在所述齿部中，随着接近径向内侧，硅浓度变高。
15.一种电动机，其中，具备：
定子；以及
转子，其设置于所述定子的内侧，
所述定子具有：
磁轭部，其由通过冲压加工而形成的至少一个第一片材形成；以及
齿部，其在径向上的所述磁轭部的内侧由至少一个第二片材形成，
所述齿部的所述径向上的内侧表面的至少一部分是通过蚀刻加工而形成的面，
所述内侧表面的断裂面比例是形成于所述内侧表面的断裂面的面积相对于所述齿部的前端部的总面积的比例，
所述磁轭部的侧面的断裂面比例是形成于所述侧面的断裂面的面积相对于所述磁轭部的侧面的总面积的比例，
所述内侧表面的断裂面比例小于所述磁轭部的所述径向上的外侧表面的断裂面比例，
在所述齿部中，随着接近径向内侧，硅浓度变高。
16.根据权利要求15所述的电动机，其中，
所述转子具有：
磁铁插入孔；
永久磁铁，其插入到所述磁铁插入孔；以及
狭缝，其形成于所述径向上的所述磁铁插入孔的外侧。
17.根据权利要求16所述的电动机，其中，
所述永久磁铁在所述径向上被磁化。
18.一种压缩机，其中，具备：
电动机；
压缩机构，其由所述电动机驱动；以及
外壳，其覆盖所述电动机及所述压缩机构，
所述电动机具有：
定子；以及
转子，其设置于所述定子的内侧，
所述定子具有：
磁轭部，其由通过冲压加工而形成的至少一个第一片材形成；以及
齿部，其在径向上的所述磁轭部的内侧由至少一个第二片材形成，
所述齿部的所述径向上的内侧表面的至少一部分是通过蚀刻加工而形成的面，
所述内侧表面的断裂面比例是形成于所述内侧表面的断裂面的面积相对于所述齿部的前端部的总面积的比例，
所述磁轭部的侧面的断裂面比例是形成于所述侧面的断裂面的面积相对于所述磁轭部的侧面的总面积的比例，
所述内侧表面的断裂面比例小于所述磁轭部的侧面的断裂面比例，
在所述齿部中，随着接近径向内侧，硅浓度变高。
19.根据权利要求18所述的压缩机，其中，
所述定子通过压入及热压配合中的一方固定于所述外壳内。
20.一种制冷空调装置，其中，具备：
室内机；以及
室外机，其具有权利要求18或19所述的压缩机，与所述室内机连接。
21.一种定子的制造方法，所述定子具有磁轭部和位于径向上的所述磁轭部的内侧的齿部，其中，具备：
通过冲压加工将多个片材形成为所述磁轭部及所述齿部的形状的步骤；
层叠所述多个片材的步骤；以及
通过蚀刻加工形成所述齿部的所述径向上的内侧表面的至少一部分，以使所述内侧表面的断裂面比例小于所述磁轭部的侧面的断裂面比例的步骤，
所述内侧表面的断裂面比例是形成于所述内侧表面的断裂面的面积相对于所述齿部的前端部的总面积的比例，
所述磁轭部的侧面的断裂面比例是形成于所述侧面的断裂面的面积相对于所述磁轭部的侧面的总面积的比例，
在所述齿部中，随着接近径向内侧，硅浓度变高。
22.一种定子的制造方法，所述定子具有磁轭部和位于径向上的所述磁轭部的内侧的齿部，其中，具备：
通过冲压加工将多个片材形成为所述磁轭部的形状的步骤；
将所述多个片材形成为所述齿部的形状的步骤；
层叠所述多个片材的步骤；以及
通过蚀刻加工形成所述齿部的所述径向上的内侧表面的至少一部分，以使所述内侧表面的断裂面比例小于所述磁轭部的侧面的断裂面比例的步骤，
所述内侧表面的断裂面比例是形成于所述内侧表面的断裂面的面积相对于所述齿部的前端部的总面积的比例，
所述磁轭部的侧面的断裂面比例是形成于所述侧面的断裂面的面积相对于所述磁轭部的侧面的总面积的比例，
在所述齿部中，随着接近径向内侧，硅浓度变高。
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