CN113812069A - 电动机、压缩机、空调装置及电动机的制造方法 - Google Patents

Abstract

电动机具备能够以轴线为中心旋转的转子、具有从以轴线为中心的径向上的外侧包围转子的定子芯的定子以及在内侧固定有定子芯的环状的壳体。壳体具有：在径向上与定子芯相向并具有内径D1的第一壳体部、在径向上与定子芯抵接并具有内径D2的第二壳体部以及在轴线的方向上从定子芯突出并具有内径D3的第三壳体部。内径D1、D2及D3满足D1>D2及D1>D3。

Description

电动机、压缩机、空调装置及电动机的制造方法

技术领域

本发明涉及电动机、压缩机、空调装置及电动机的制造方法。

背景技术

电动机的定子具备将层叠钢板层叠而成的定子芯。定子芯通过热装或压入固定在压缩机等的壳体的内侧(例如专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-151648号公报(参照图1)

发明内容

发明要解决的课题

然而，当将定子芯固定于壳体时，由于定子芯从壳体受到的压缩应力，有可能定子芯的磁特性变化，铁损增加。

本发明为解决上述课题而做出，其目的在于将定子芯牢固地固定于壳体且降低铁损。

用于解决课题的技术方案

本发明的一个方案的电动机具备：转子，所述转子能够以轴线为中心旋转；定子，所述定子具有从以轴线为中心的径向上的外侧包围转子的定子芯；以及环状的壳体，所述环状的壳体在内侧固定有定子芯。壳体具有：第一壳体部，所述第一壳体部在径向上与定子芯相向并具有内径D1；第二壳体部，所述第二壳体部在径向上与定子芯抵接并具有内径D2；以及第三壳体部，所述第三壳体部在轴线的方向上从定子芯突出并具有内径D3。内径D1、D2及D3满足D1>D2及D1>D3。

发明的效果

根据上述结构，能够通过第二壳体部与定子芯的抵接，将定子芯牢固地固定于壳体。另外，由于第一壳体部不与定子芯抵接，所以能够抑制定子芯中的铁损的增加。另外，能够利用第三壳体部抑制定子芯从壳体脱离。即，能够将定子芯牢固地固定于壳体且降低铁损。

附图说明

图1是示出实施方式1的电动机的横剖视图。

图2是示出实施方式1的定子芯及壳体的横剖视图。

图3是示出实施方式1的定子芯的一部分的立体图。

图4是示出实施方式1的定子芯的一部分和安装于其上的绝缘件及绝缘膜的立体图。

图5是示出实施方式1的电动机的纵剖视图。

图6是示出实施方式1的定子芯及壳体的纵剖视图。

图7是示出实施方式1的电动机的制造工序的流程图。

图8是示出实施方式1的第一壳体部的形成方法的一例的示意图(A)、(B)。

图9是示出实施方式1的定子的向壳体的热装工序的示意图(A)、(B)。

图10是示出实施方式1中的热装工序后的定子芯及壳体的纵剖视图。

图11是示出实施方式1中的定子芯与壳体的固定方法的示意图。

图12是示出比较例的电动机的纵剖视图。

图13是示出定子芯受到的压缩应力与铁损增大率的关系的图表。

图14是示出脱离载荷与铁损增大率的关系的图表。

图15是示出热装载荷与铁损增大率的关系的图表。

图16是示出实施方式1的变形例的定子芯及壳体的纵剖视图。

图17是示出实施方式2的定子芯及壳体的横剖视图。

图18是示出实施方式3的定子芯及壳体的纵剖视图。

图19是示出实施方式4的定子芯及壳体的纵剖视图。

图20是示出实施方式5的定子芯及壳体的纵剖视图。

图21是示出实施方式6的壳体的内周面的图(A)及示出热装工序前的壳体的内周面的表面粗糙度的图(B)。

图22是示出定子芯的其他结构例及壳体的横剖视图。

图23是示出能够应用各实施方式的电动机的压缩机的剖视图。

图24是示出具备图23的压缩机的空调装置的图。

具体实施方式

实施方式1.

<电动机的结构>

首先，说明实施方式1的电动机100。图1是示出实施方式1的电动机100的横剖视图。电动机100是在转子5中埋入永久磁铁55的永久磁铁埋入型电动机，例如用于压缩机500(图23)。

电动机100是称为内转子型的电动机，具有能够旋转的转子5、以包围转子5的方式设置的定子1以及在内侧固定有定子1的环状的壳体3。在定子1与转子5之间形成有例如0.3～1.0mm的气隙。

以下，将作为转子5的旋转轴的轴线C1的方向仅称为“轴向”。另外，将以轴线C1为中心的周向(在图1中用箭头R1示出)仅称为“周向”。另外，将以轴线C1为中心的半径方向仅称为“径向”。另外，将与轴线C1正交的面中的剖视图称为“横剖视图”，将与轴线C1平行的面中的剖视图称为“纵剖视图”。

<转子的结构>

转子5具有圆筒状的转子芯50、安装于转子芯50的永久磁铁55以及固定于转子芯50的中央部的轴56。轴56例如是压缩机500(图23)的轴。

转子芯50是使层叠钢板在轴向上层叠并通过铆接等一体化而成的部件。层叠钢板例如是电磁钢板。层叠钢板的板厚例如为0.1～0.7mm，在此为0.35mm。在转子芯50的径向中心形成有轴孔54，并固定有上述轴56。

沿着转子芯50的外周面形成有供永久磁铁55插入的多个磁铁插入孔51。磁铁插入孔51从转子芯50的轴向上的一端形成到另一端。各磁铁插入孔51相当于一个磁极。在此，磁铁插入孔51的数量为6，因此，磁极数为6。但是，磁极数并不限定于6，是两个以上即可。

磁铁插入孔51在与轴线C1正交的面内呈直线状延伸。在各磁铁插入孔51中各配置有一个永久磁铁55。配置在相邻的磁铁插入孔51中的永久磁铁55以相互相反的极朝向径向外侧的方式被磁化。

永久磁铁55是轴向上较长的平板状构件，在转子芯50的周向上具有宽度，并在径向上具有厚度。永久磁铁55的厚度例如为2mm。永久磁铁55例如用含有钕(Nd)、铁(Fe)及硼(B)的稀土类磁铁构成。永久磁铁55在厚度方向上被磁化。

此外，上述稀土类磁铁具有随着温度的上升而保磁力下降的性质，下降率为-0.5～-0.6％/K。为了在压缩机中预想的最大负荷产生时不产生稀土类磁铁的退磁，需要1100～1500A/m的保磁力。为了在150℃的环境温度下确保该保磁力，需要常温(20℃)下的保磁力为1800～2300A/m。

因此，可以在稀土类磁铁中添加镝(Dy)。稀土类磁铁的常温下的保磁力在不添加Dy的状态下为1800A/m，通过添加2重量％的Dy，从而成为2300A/m。但是，Dy的添加成为制造成本增加的原因，另外，导致残留磁通密度的下降。因此，优选尽可能减少Dy的添加量或不添加Dy。

此外，磁铁插入孔51也可以是周向中心向径向内侧突出的V字形。在该情况下，能够在各磁铁插入孔51中配置两个永久磁铁55。

在磁铁插入孔51的周向两端部形成有作为漏磁通抑制孔的磁通壁垒52。磁通壁垒52抑制相邻的磁极间的漏磁通。磁通壁垒52与转子芯50的外周之间的芯部分成为用于抑制相邻磁极间的磁通的短路的薄壁部。薄壁部的厚度优选与转子芯50的层叠钢板的板厚相同。

在磁铁插入孔51的径向外侧形成有缝隙53。缝隙53用于使从永久磁铁55向定子1的磁通的分布变平滑并抑制转矩脉动。缝隙53的数量、配置及形状是任意的。此外，转子芯50也可以没有缝隙53。

在磁铁插入孔51的径向内侧形成有成为压缩机500(图23)的制冷剂的通路的孔部57、58。孔部57形成于与极间对应的位置，孔部58形成于与极中心对应的位置。但是，孔部57、58的配置能够适当变更。

<定子的结构>

定子1具有定子芯10、安装于定子芯10的绝缘件20及绝缘膜25、以及经由绝缘件20及绝缘膜25卷绕于定子芯10的线圈15。

图2是示出定子芯10及壳体3的横剖视图。定子芯10是使层叠钢板14(图3)在轴向上层叠并利用铆接部17一体地固定而成的部件。层叠钢板14例如为电磁钢板。层叠钢板14的板厚例如为0.1～0.7mm，在此为0.35mm。

定子芯10具有以轴线C1为中心的环状的磁轭11和从磁轭11向径向内侧延伸的多个齿12。磁轭11具有内周面11a和外周面11b，磁轭11的外周面11b固定于壳体3的内周面。磁轭11的外周面11b形成定子芯10的外周面。

齿12在周向上以恒定间隔形成。在此，齿12的数量为9，但只要是2以上即可。在相邻的齿12之间形成收容线圈15的槽13。

定子芯10具有按齿12在周向上连结多个分割芯8而成的结构。分割芯8的数量例如为9。这些分割芯8在形成于磁轭11的分割面部16处相互接合。分割面部16例如形成于在周向上相邻的齿12的中间位置。

通过在分割面部16处焊接，从而分割芯8相互接合。此外，分割芯8的接合不限于焊接，例如也可以在分割面部16形成凹凸部并使凹凸部相互嵌合。

图3是示出分割芯8的立体图。齿12具有从磁轭11向径向内侧延伸的延伸部12b和与转子5(图1)相向的齿顶部12a。延伸部12b的周向上的宽度在径向上恒定，齿顶部12a的周向上的宽度比延伸部12b宽。齿12的延伸部12b的侧面和磁轭11的内周面11a面向槽13。

在磁轭11上形成有铆接部17。铆接部17将构成分割芯8的多个层叠钢板14一体地固定。铆接部17形成在相对于齿12的周向中心对称的两个部位。但是，铆接部17的数量及配置能够适当变更。

在磁轭11的外周面11b，在与齿12的周向中心对应的位置形成有凹部18。凹部18是供壳体3的铆接部34(图11)卡合的部分，也作为压缩机500(图23)中的制冷剂的通路发挥功能。

图4是示出分割芯8和安装于分割芯8的绝缘件20及绝缘膜25的立体图。绝缘件20分别安装于定子芯10的轴向上的两端部。绝缘件20例如用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等树脂构成。

各绝缘件20具有安装于磁轭11的壁部23、安装于齿12的延伸部12b(图3)的躯干部22以及安装于齿顶部12a的凸缘部21。

在躯干部22上卷绕有线圈15(图1)。凸缘部21及壁部23从径向两侧引导卷绕于躯干部22的线圈15。也可以在凸缘部21及壁部23上设置对卷绕于躯干部22的线圈15进行定位的台阶部。

在齿12的轴向两端部形成有孔部19(图3)。各绝缘件20具有与孔部19嵌合的突起部。通过使绝缘件20的突起部嵌合到齿12的孔部19，从而绝缘件20固定于齿12。

在齿12的延伸部12b(图3)的侧面及磁轭11的内周面11a(图3)安装有绝缘膜25。绝缘膜25例如用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂构成。绝缘件20及绝缘膜25构成使定子芯10与线圈15电绝缘的绝缘部。

返回到图1，线圈15例如用电磁线构成，经由绝缘件20及绝缘膜25卷绕于齿12。线圈15的线径例如为1.0mm。线圈15通过集中卷绕方式在各齿12上例如卷绕80匝。此外，线圈15的线径及匝数根据要求的转速、转矩、施加电压或槽13的面积决定。

图5是示出电动机100的纵剖视图。定子1固定在环状的壳体3的内侧。更具体而言，定子1的定子芯10通过热装或压入嵌合到壳体3的内侧。壳体3是安装有电动机100的压缩机500(图23)的密闭容器507的一部分。壳体3的轴向上的长度比定子1的轴向上的长度长。

图6是示出定子芯10和壳体3的纵剖视图。壳体3在轴向上具有第一壳体部31、第二壳体部32及第三壳体部33。第一壳体部31在径向上与定子芯10相向并具有内径D1。第二壳体部32与定子芯10抵接并具有比内径D1小的内径D2。第三壳体部33在轴向上从定子芯10突出，并具有比内径D1小的内径D3。

第一壳体部31形成于与定子芯10的轴向中央部对应的位置。第二壳体部32分别形成于第一壳体部31的轴向两侧。第三壳体部33分别形成于第二壳体部32的轴向两侧。

第一壳体部31的内周面31a在径向上与定子芯10的外周面11b分离。第二壳体部32的内周面32a在径向上与定子芯10的外周面11b抵接。第三壳体部33的内周面33a在径向上不与定子芯10的外周面11b相向。

通过在壳体3的内周面形成凹部35，从而得到第一壳体部31。例如通过从内周侧对具有恒定的厚度的圆筒状的壳体进行切削加工，从而形成凹部35。也可以使用后述的扩管加工(图8(A)、(B))代替切削加工。凹部35在以轴线C1为中心的径向上具有深度d。在此，深度d在轴向上恒定，但也可以不是恒定的。

在此，壳体3的外周面36为圆筒面。但是，在通过扩管加工形成凹部35的情况下，在第一壳体部31，具有外周面36向径向外侧隆起的形状(参照图8(B))。

定子芯10在轴向上具有在径向上与第一壳体部31相向的第一芯部101和与第二壳体部32抵接的第二芯部102。第一芯部101位于定子芯10的轴向中央部，第二芯部102分别位于第一芯部101的轴向两侧。第一芯部101及第二芯部102用相互相同的形状的层叠钢板构成，外径也相同。

如上所述，定子芯10通过热装或压入与壳体3嵌合。具体而言，定子芯10的第二芯部102嵌合到壳体3的第二壳体部32的内侧。定子芯10的第一芯部101虽然与壳体3的第一壳体部31相向，但不抵接。因此，第一芯部101不受到来自壳体3的压缩应力，由此，抑制由压缩应力引起的磁特性的变化，并降低铁损。

<电动机的制造方法>

接着，说明电动机100的制造方法。图7是示出电动机100的制造工序的流程图。首先，在轴向上层叠多个层叠元件，并利用铆接部17一体地固定而形成图3所示的分割芯8(步骤S101)。接着，在分割芯8上安装作为绝缘部的绝缘件20及绝缘膜25(图3)，并经由绝缘部在齿12上卷绕线圈15(步骤S102)。并且，通过焊接等将多个分割芯8接合而形成定子芯10(步骤S103)。由此，形成定子1。

另一方面，在安装定子1的壳体3上预先形成凹部35。如上所述，通过对圆筒状的壳体3的内周面进行切削加工，从而形成凹部35。但是，不限于切削加工，也可以使用扩管加工。

图8(A)、(B)是用于说明扩管加工的示意图。在扩管加工中，如图8(A)所示，使圆板状的工具7嵌合到壳体3的形成凹部35的部分的内侧。然后，如图8(B)所示，加热工具7而使其膨胀。由此，工具7的外周端71向径向外侧推压壳体3，壳体3向径向外侧塑性变形。之后，将工具7空冷，并从壳体3拔出。由此，在壳体3上形成凹部35。

通过热装将定子1固定于形成有按这种方式形成的凹部35的壳体3(步骤S104)。图9(A)、(B)是用于说明热装工序的示意图。在热装工序中，如图9(A)所示，加热壳体3而使其热膨胀，使壳体3的内径D0比定子芯10的外径DS大。在该状态下，将定子1插入到壳体3的内侧。

之后，通过冷却壳体3，从而如图9(B)所示，壳体3的内径收缩。由此，定子芯10的外周面11b与壳体3的内周面嵌合。

图10是示出热装后的定子1及壳体3的图。由于第二壳体部32与定子芯10抵接，所以第二壳体部32的内径D2与定子芯10的外径DS相同。相对于此，由于第三壳体部33不与定子芯10抵接，所以第三壳体部33的内径D3可成为定子芯10的外径DS以下。

因此，如图10所示，第三壳体部33的内径D3成为第二壳体部32的内径D2以下(D2≥D3)，更优选小于内径D2(D2>D3)。由此，第三壳体部33有效地作为防止定子1从壳体3的轴向上的脱落的防脱部发挥功能。

此外，不限于图10所示的结构，如果第三壳体部33的内径D3小于第一壳体部31的内径D1(D1>D3)，则能够期待某种程度上的定子1的防脱效果。

在此，说明了通过热装使定子芯10与壳体3嵌合的情况，但例如也可以使用压入来代替热装。

如图11所示，定子芯10与壳体3的嵌合部优选通过热铆接固定。在此，在壳体3的第二壳体部32中，在与定子芯10的凹部18对应的部位，从外周面36施加热及力P。由此，壳体3的一部分向径向内侧变形而形成铆接部34，该铆接部34与定子芯10的凹部18卡合。

通过壳体3的铆接部34与定子芯10的凹部18的卡合，防止周向上的壳体3与定子1的位置偏移。此外，优选在全部的与凹部18对应的位置进行热铆接，但在定子芯10的周向上的至少一个部位进行即可。

另一方面，通过在轴向上层叠多个层叠元件而形成转子芯50，并将永久磁铁55插入磁铁插入孔51，从而形成转子5。将该转子5安装在固定于壳体3的定子1的内侧(图7的步骤S105)。之后，将壳体3密闭(步骤S106)。由此，包括定子1、转子5及壳体3的电动机100完成。

<作用>

接着，说明实施方式1的电动机100的作用。将定子芯等芯内的磁通变化时在芯内消耗的能源称为铁损。由于在转子芯50内磁通的变化较小，所以电动机100中的大部分的铁损是定子芯10中的铁损。铁损用磁滞损耗与涡流损耗之和表示。磁滞损耗与磁通变化的频率成正比，涡流损耗与频率的平方成正比。

在使用永久磁铁55的电动机100中，与如感应电动机那样不使用永久磁铁的电动机相比，全部损失中的铁损的比例较大。即，当在永久磁铁55产生的磁通流经定子芯10时，产生与该磁通的变化对应的铁损。

另外，当使电流在线圈15中流动时，由于在永久磁铁55产生的磁通与由流经线圈15的电流产生的磁通的重叠，产生高频的磁通成分。如上所述，由于磁滞损耗与磁通变化的频率成正比，涡流损耗与频率的平方成正比，所以磁通越高频，铁损越增加。

图12是示出相对于实施方式1的电动机100的比较例的电动机的纵剖视图。在比较例的电动机中，比较例的壳体3H没有在实施方式1中说明的凹部35(图5)，内径D4在轴向上恒定。因此，定子芯10的外周面11b的整体与壳体3H抵接。

由于定子芯10通过热装或压入与壳体3H嵌合，所以从壳体3H受到压缩应力。将定子芯10和壳体3H的接触面积与作用于该面积的平均应力之积设为热装载荷。热装载荷是将定子芯10固定于壳体3H的固定力的指标。

当构成定子芯10的电磁钢板等芯材料受到压缩应力时，磁特性变化，铁损增加。在图12所示的比较例的电动机中，由于定子芯10的外周面11b的整体与壳体3H嵌合，所以在定子芯10整体中铁损增加，其结果是，电动机效率下降。

相对于此，在实施方式1的电动机100中，如图6所示，由于定子芯10的第一芯部101不与壳体3抵接，不受到压缩应力，所以基本不产生第一芯部101中的铁损的增加。因此，与比较例的电动机相比，能够提高电动机效率。

在此，使用具体的数值说明实施方式1中的铁损的降低效果。将比较例的电动机的定子芯10中的热装、压入前的每单位体积的铁损设为1。另外，假定通过热装或压入，定子芯10中的铁损增加为2。

在实施方式1的电动机100中，假定为第一芯部101占据定子芯10的轴向长度的50％。在该情况下，定子芯10与壳体3的接触面积成为比较例中的接触面积的一半。当将热装载荷设为与比较例相同时，比较例的2倍的压缩应力作用于第二芯部102。

由于第一芯部101不从壳体3受到压缩应力，所以第一芯部101中的每单位体积的铁损能够考虑为1。另一方面，第二芯部102从壳体3受到压缩应力，该压缩应力的大小为比较例的2倍。

图13是示出定子芯10受到的压缩应力与定子芯10中的每单位体积的铁损增大率的关系的图表。铁损增大率是将压缩应力为0的情况下的铁损作为基准(即1)的铁损的相对值。如上所述，比较例的定子芯10中的每单位体积的铁损为2。

如图13所示，当压缩应力增加时，铁损也增加，但铁损的增加率逐渐饱和。因此，在压缩应力较大的实施方式1的第二芯部102中，产生铁损的饱和。其结果是，第二芯部102中的每单位体积的铁损成为小于比较例的2倍的值。

当第二芯部102中的每单位体积的铁损假定为比较例的1.2倍即2.4时，第一芯部101和第二芯部102分别占据50％的定子芯10的每单位体积的铁损的平均值成为(2.4×0.5)+(1×0.5)＝1.7。该值小于比较例的定子芯10的每单位体积的铁损(＝2)。即，可知利用实施方式1的电动机100，能够得到铁损的降低效果。

图14是示出脱离载荷与定子芯10中的每单位体积的铁损增大率的关系的图表。脱离载荷是指在轴向上从壳体3拔出定子1所需的载荷。图15是示出热装载荷与定子芯10中的每单位体积的铁损增大率的关系的图表。在任一个图表中，铁损增大率都是将载荷为0的情况下的铁损作为基准(即1)的铁损的相对值。

从图14、15可知，相对于脱离载荷及热装载荷，铁损示出同样的倾向。在实施方式1的定子芯10中，由于应力集中于第二芯部102，所以在小于比较例的定子芯10的脱离载荷及热装载荷下，产生铁损的饱和。相对于脱离载荷及热装载荷的增加，铁损的增加较小。

因此，根据实施方式1，能够将定子芯10牢固地固定于壳体3，并且抑制铁损的增加。换句话说，能够利用伴随着向第二芯部102的应力集中的铁损的饱和，降低定子芯10中的铁损。

另外，在实施方式1的电动机100中，定子芯10的轴向两端部与壳体3嵌合。因此，能够在稳定的状态下支承定子1，能够抑制振动及噪音。

定子芯10用层叠钢板的层叠体构成，但由于层叠间隙的伸缩，在层叠方向即轴向上容易变形。通过定子芯10的轴向两端部与壳体3嵌合，从而能够抑制定子芯10的轴向上的变形并抑制振动及噪音。

另外，由于来自转子5的磁通容易流入定子芯10的轴向中央部的第一芯部101，所以磁通密度比轴向端部的第二芯部102高。由于第一芯部101与壳体3的第一壳体部31相向，因此不受到压缩应力，所以能够提高铁损的降低效果。

另外，如上所述，由于压缩应力集中于第二芯部102，所以能够提高壳体3与第二芯部102的紧贴性。由此，能够在通过热铆接(图11)或电弧焊(图17)将壳体3与定子芯10固定时，提高固定力。或者，能够通过利用铆接或电弧焊，从而以更小的热装载荷使定子芯10与壳体3嵌合，能够进一步提高铁损的降低效果。

另外，由于定子芯10由多个分割芯8构成，所以容易将线圈15高密度地卷绕于齿12，另一方面，定子芯10的真圆度的提高较难。在实施方式1中，由于定子芯10的第二芯部102受到较高的压缩应力，所以定子芯10被牢固地紧固。由此，相邻的分割芯8相互牢固地压靠，并定位在正确的相对位置。其结果是，能够提高定子芯10的真圆度。

<实施方式的效果>

如以上说明的那样，在实施方式1中，壳体3具有在径向上与定子芯10相向的第一壳体部31、在径向上与定子芯10抵接的第二壳体部32以及在轴向上从定子芯10突出的第三壳体部33，壳体部31、32、33的内径D1、D2、D3满足D1>D2及D1>D3。因此，能够通过第二壳体部32与定子芯10的抵接，将定子芯10牢固地固定于壳体3。另外，由于定子芯10不从第一壳体部31受到压缩应力，所以能够降低定子芯10中的铁损并提高电动机效率。另外，能够利用第三壳体部33抑制定子芯10从壳体3脱离。

另外，通过第二壳体部32及第三壳体部33的内径D2、D3满足D2≥D3，从而能够有效地抑制定子芯10从壳体3脱离。

另外，由于壳体3的第一壳体部31在与定子芯10相向的一侧具有凹部35，所以能够通过切削加工等简单的工序，形成满足D1>D2的壳体3。

另外，由于定子芯10与壳体3通过热铆接(铆接部34)相互固定，所以能够提高定子芯10与壳体3的固定强度。

另外，通过壳体3的第二壳体部32将定子芯10紧固的结构，从而即使是用多个分割芯8构成的定子芯10，也能够得到较高的真圆度。

另外，由于壳体3的第一壳体部31形成于与来自转子5的磁通最多流动的定子芯10的轴向中央部对应的位置，所以能够提高铁损的降低效果。

另外，由于壳体3的第二壳体部32与定子芯10的轴向端部抵接，所以能够抑制定子芯10的变形并降低振动及噪音。

变形例.

图16是示出实施方式1的变形例的定子芯10及壳体3A的纵剖视图。在上述实施方式1中，第一壳体部31的凹部35(图6)的深度d在轴向上恒定。相对于此，变形例的第一壳体部31的凹部37的深度d在轴向上变化。

更具体而言，凹部37的深度d在轴向中心成为最大。但是，凹部37的深度d成为最大的位置不限于轴向中心，例如也可以是轴向端部。凹部37能够通过在实施方式1中说明的切削加工或扩管加工形成。

在该变形例中，也是壳体3A的第一壳体部31具有凹部37且不与定子芯10抵接。因此，压缩应力不作用于定子芯10的第一芯部101，能够降低定子芯10中的铁损。

实施方式2.

图17是示出实施方式2的定子芯10及壳体3B的横剖视图。在上述实施方式1中，如图11所示，定子芯10与壳体3的嵌合部通过热铆接固定。在实施方式2中，定子芯10与壳体3B的嵌合部通过电弧点焊固定。

如在实施方式1中说明的那样，定子芯10用多个分割芯8构成。电弧点焊在分割芯8的分割面部16与壳体3B的第二壳体部32的内周面32a相交的位置进行。由此，在分割面部16与壳体3B的内周面32a相交的位置形成焊接部W。

如在实施方式1中说明的那样，由于定子芯10利用第二壳体部32牢固地紧固，所以能够提高定子芯10与壳体3B的电弧点焊的固定强度。

实施方式2的电动机除了上述方面以外，与实施方式1的电动机100同样地构成。

在该实施方式2中，由于定子芯10与壳体3B通过电弧点焊相互固定，所以能够提高定子芯10与壳体3B的固定强度。

实施方式3.

图18是示出实施方式3的定子芯10及壳体3C的纵剖视图。在上述实施方式1中，壳体3的第一壳体部31形成于与定子芯10的轴向中央部对应的位置，第二壳体部32形成于与定子芯10的轴向两端部对应的位置。

实施方式3的壳体3C在与定子芯10的轴向中央部和轴向两端部对应的位置分别具有第二壳体部32。换句话说，壳体3C与定子芯10的轴向中央部及轴向两端部抵接。

另外，壳体3C在轴向中央部的第二壳体部32的轴向两侧分别具有第一壳体部31。通过在壳体3C的内周形成凹部35，从而得到第一壳体部31。也可以形成图16所示的凹部37来代替凹部35。

定子芯10具有在径向上与第一壳体部31相向的第一芯部101和与第二壳体部32接触的第二芯部102。第二芯部102分别位于定子芯10的轴向中央部及轴向两端部，第一芯部101分别位于轴向中央部的第二芯部102的轴向两侧。

即，在实施方式3中，定子芯10的轴向中央部及轴向两端部与壳体3C嵌合。定子芯10与壳体3C的嵌合部可以如图11所示通过热铆接固定，也可以如图17所示通过电弧点焊固定。

实施方式3的电动机除了上述方面以外，与实施方式1的电动机100同样地构成。

在该实施方式3中，定子芯10的轴向中央部及轴向两端部与壳体3嵌合。因此，能够将定子芯10牢固地固定在壳体3，抑制定子芯10的变形，并降低振动及噪音。另外，由于第一壳体部31不从定子芯10受到压缩应力，所以能够降低定子芯10中的铁损。

实施方式4.

图19是示出实施方式4的定子芯10及壳体3D的纵剖视图。在上述实施方式1中，壳体3的第一壳体部31形成于与定子芯10的轴向中央部对应的位置，第二壳体部32形成于与定子芯10的轴向两端部对应的位置。

实施方式4的壳体3D在与定子芯10的轴向中央部对应的位置具有第二壳体部32。换句话说，壳体3与定子芯10的轴向中央部抵接。

另外，壳体3D在第二壳体部32的轴向两侧分别具有第一壳体部31。通过在壳体3的内周上形成凹部35，从而得到第一壳体部31。也可以形成图16所示的凹部37来代替凹部35。

定子芯10具有在径向上与第一壳体部31相向的第一芯部101和与第二壳体部32接触的第二芯部102。第二芯部102分别位于定子芯10的轴向中央部，第一芯部101分别位于第二芯部102的轴向两侧。

即，在实施方式4中，定子芯10的轴向中央部与壳体3D嵌合。定子芯10与壳体3D的嵌合部可以如图11所示通过热铆接固定，也可以如图17所示通过电弧点焊固定。

实施方式4的电动机除了上述方面以外，与实施方式1的电动机100同样地构成。

在该实施方式4中，由于定子芯10的轴向中央部与壳体3D嵌合，所以能够使应力集中于定子芯10的轴向中央部，并将定子芯10牢固地固定于壳体3。另外，由于第一壳体部31不从定子芯10受到压缩应力，所以能够降低定子芯10中的铁损。

实施方式5.

图20是示出实施方式5的定子芯10及壳体3E的纵剖视图。在该实施方式5中，与上述实施方式1同样地，壳体3E的第一壳体部31形成于与定子芯10的轴向中央部对应的位置，第二壳体部32分别形成于与定子芯10的轴向两端部对应的位置。通过在壳体3E的内周面形成凹部35，从而得到第一壳体部31。也可以形成图16所示的凹部37来代替凹部35。

定子芯10具有在径向上与第一壳体部31相向的第一芯部101和与第二壳体部32接触的第二芯部102。第一芯部101位于定子芯10的轴向中央部，第二芯部102分别位于定子芯10的轴向两端部。

第一壳体部31在轴向上具有长度L1。两个第二壳体部32在轴向上分别具有长度L2。第一壳体部31的长度L1比第二壳体部32的长度L2的合计L2×2长。即，L1>L2×2成立。换句话说，第一壳体部31的内周面31a的面积比第二壳体部32的内周面32a的面积的合计大。

上述长度L1也是第一芯部101的轴向上的长度。上述长度L2也是第二芯部102的轴向上的长度。因此，第一芯部101的长度L1比第二芯部102的长度L2的合计L2×2长，第一芯部101的外周面的面积比第二芯部102的外周面的面积的合计大。

这样，第一壳体部31的内周面31a的面积、即壳体3E的不与定子芯10抵接的面的面积较大，所以能够提高降低铁损的效果。另外，由于第二壳体部32的内周面32a的面积、即壳体3E的与定子芯10抵接的面的面积较小，所以能够使压缩应力集中，能够将定子芯10牢固地固定于壳体3E。

实施方式5的电动机除了上述方面以外，与实施方式1的电动机100同样地构成。

在该实施方式5中，由于第一壳体部31的内周面31a的面积大于第二壳体部32的内周面32a的面积，所以能够提高降低铁损的效果。另外，能够通过压缩应力的集中将定子芯10牢固地固定于壳体3E。

此外，壳体3E的壳体部31、32也可以如在实施方式3(图18)及实施方式4(图19)中说明的那样配置。在该情况下，也是定子芯10的与壳体3相向的面的总面积大于与壳体3抵接的面的总面积即可。另外，定子芯10与壳体3E的嵌合部可以通过热铆接或电弧点焊固定。

实施方式6.

图21(A)是示出实施方式6的壳体3F的内周面的主视图。在上述实施方式1中，在壳体3的第一壳体部31形成有凹部35(图6)。相对于此，在实施方式6中，在壳体3F的内周面形成有多个槽部38。在此，槽部38形成为在轴向及周向上延伸的格子状，但不限定于该图案。

壳体3F的槽部38不与定子芯10的外周面抵接。即，定子芯10不从壳体3F的槽部38受到压缩应力。因此，能够得到降低定子芯10中的铁损的效果。

在该实施方式6中，壳体3F的内周面中的槽部38成为第一壳体部31，槽部38以外的部分成为第二壳体部32。第三壳体部33(图6)如在实施方式1中说明的那样。

实施方式6的电动机除了上述方面以外，与实施方式1的电动机100同样地构成。

此外，也可以加大壳体3F的内周面的表面粗糙度而形成凹凸部，来代替在壳体3F的内周面形成槽部38。由于凹凸部的凹部不与定子芯10的外周面抵接，所以能够得到降低铁损的效果。图21(B)是示出凹凸部的表面粗糙度的例子的图。

在该情况下，使热装工序(图7所示的步骤S103)前的壳体3F的内周面的平均粗糙度Ra大于热装工序中的过盈量。此外，过盈量是从定子芯10的外径DS(图9)减去固定定子芯10前的壳体3F的内径而得到的值。

这样一来，通过热装将定子芯10固定于壳体3F后，壳体3F的内周面的凹凸部也不压扁地残留。因此，能够在定子芯10的外周面设置不受到来自壳体3F的压缩应力的部分，能够降低铁损。

在该实施方式6中，通过在壳体3F的内周面设置槽部38或凹凸部，从而能够在定子芯10的外周面分散地设置不受到来自壳体3F的压缩应力的部分。因此，能够降低定子芯10中的铁损，并且将定子芯10牢固地固定于壳体3E。

此外，也可以是，在实施方式1、3、4中说明的第二壳体部32的内周面32a设置有在实施方式6中说明的槽部38或凹凸部。另外，也可以如在实施方式5中说明的那样，使壳体3F的与定子芯10相向的面的总面积大于与壳体3F抵接的面的总面积。定子芯10与壳体3F的嵌合部可以通过热铆接或电弧点焊固定。

变形例.

图22是与壳体3一起示出实施方式1～6的定子芯10的其他结构例的横剖视图。在上述各实施方式中说明的定子芯10(图2)用多个分割芯8构成。图22所示的定子芯10A由在磁轭11的外周部相互连结的多个连结芯9构成。

按齿12设置连结芯9。在磁轭11上形成有成为相邻的连结芯9的边界的分割面部91。分割面部91从磁轭11的内周面向径向外侧延伸，但不到达磁轭11的外周面11b。在分割面部91的终端与磁轭11的外周面11b之间形成有薄壁部92。

因此，对于多个连结芯9连成一列而成的带状体，能够一边使薄壁部92变形一边卷成环状。位于带状体的端部的两个连结芯9利用焊接部W相互接合。

该定子芯10A的多个连结芯9用薄壁部92连结，但与一体地形成为环状的定子芯相比，难以提高真圆度。在上述各实施方式中，由于来自壳体3的压缩应力集中于定子芯10的第二芯部102，并牢固地紧固定子芯10，所以真圆度的提高较容易。

此外，定子芯不限于用分割芯8(图2)或连结芯9(图22)构成的部件，也可以是一体地形成为环状的部件。

<压缩机的结构>

接着，说明能够应用各实施方式的电动机的压缩机500。图23是示出压缩机500的纵剖视图。压缩机500是回转压缩机，例如用于空调装置400(图24)。压缩机500具备压缩机构部501、驱动压缩机构部501的电动机100、将压缩机构部501与电动机100连结的轴56以及收容它们的密闭容器507。在此，轴56的轴向为铅垂方向，电动机100相对于压缩机构部501配置在上方。

密闭容器507是用钢板形成的容器，具有圆筒状的壳体3、覆盖壳体3的上侧的容器上部以及覆盖壳体3的下侧的容器底部。电动机100的定子1通过热装、压入或焊接等组装于密闭容器507的壳体的内侧。

在密闭容器507的容器上部设置有将制冷剂排出到外部的排出管512和用于向电动机100供给电力的端子511。另外，在密闭容器507的外部安装有储存制冷剂气体的储液器510。在密闭容器507的容器底部积存有对压缩机构部501的轴承部进行润滑的冷冻机油。

压缩机构部501具有：具有缸室503的缸体502、固定于轴56的滚动活塞504、将缸室503的内部分为吸入侧和压缩侧的叶片以及将缸室503的轴向两端部封闭的上部框架505及下部框架506。

上部框架505及下部框架506均具有能够旋转地支承轴56的轴承部。在上部框架505及下部框架506分别安装有上部排出消音器508及下部排出消音器509。

在缸体502中设置有以轴线C1为中心的圆筒状的缸室503。轴56的偏心轴部56a位于缸室503的内部。偏心轴部56a具有相对于轴线C1偏心的中心。滚动活塞504与偏心轴部56a的外周嵌合。当电动机100旋转时，偏心轴部56a及滚动活塞504在缸室503内偏心旋转。

在缸体502上形成有将制冷剂气体吸入缸室503内的吸入口515。在密闭容器507上安装有与吸入口515连通的吸入管513，经由该吸入管513从储液器510向缸室503供给制冷剂气体。

低压制冷剂气体和液体制冷剂混合存在并从空调装置400(图24)的制冷剂回路供给到压缩机500，但当液体制冷剂流入压缩机构部501并被压缩时，成为压缩机构部501的故障的原因。因此，在储液器510中将液体制冷剂与制冷剂气体分离，仅将制冷剂气体供给到压缩机构部501。

作为制冷剂，例如可以使用R410A、R407C或R22等，但从防止全球变暖的观点出发，优选使用GWP(全球变暖系数)较低的制冷剂。

压缩机500的工作如下。当从端子511向定子1的线圈15供给电流时，通过由电流产生的旋转磁场和转子5的永久磁铁55的磁场，在定子1与转子5之间产生吸引力及排斥力，转子5旋转。伴随于此，固定于转子5的轴56也旋转。

低压制冷剂气体从储液器510经由吸入口515吸入到压缩机构部501的缸室503。在缸室503内，轴56的偏心轴部56a和安装于偏心轴部56a的滚动活塞504偏心旋转，并在缸室503内压缩制冷剂。

在缸室503中压缩得到的制冷剂通过未图示的排出口及排出消音器508、509排出到密闭容器507内。排出到密闭容器507内的制冷剂通过转子芯50的孔部57、58等，在密闭容器507内上升，从排出管512排出并输送到空调装置400(图24)的制冷剂回路。

由于压缩机500能够应用在实施方式1～5及变形例中说明的电动机，所以能够抑制压缩机500的振动及噪音。

<空调装置>

接着，说明具备图23所示的压缩机500的空调装置400。图24是示出空调装置400的图。空调装置400具备实施方式1的压缩机500、作为切换阀的四通阀401、使制冷剂冷凝的冷凝器402、使制冷剂减压的减压装置403、使制冷剂蒸发的蒸发器404以及将它们连结的制冷剂配管410。

压缩机500、四通阀401、冷凝器402、减压装置403及蒸发器404利用制冷剂配管410连结而构成制冷剂回路。另外，压缩机500具备与冷凝器402相向的室外送风机405和与蒸发器404相向的室内送风机406。

空调装置400的工作如下。压缩机500压缩吸入的制冷剂并作为高温高压的制冷剂气体送出。四通阀401切换制冷剂的流动方向，在制冷运转时，如图24所示，使从压缩机500送出的制冷剂向冷凝器402流动。

冷凝器402进行从压缩机500送出的制冷剂与利用室外送风机405吹送的室外空气的热交换，使制冷剂冷凝并作为液体制冷剂送出。减压装置403使从冷凝器402送出的液体制冷剂膨胀，并作为低温低压的液体制冷剂送出。

蒸发器404进行从减压装置403送出的低温低压的液体制冷剂与室内空气的热交换，使制冷剂蒸发(气化)并作为制冷剂气体送出。在蒸发器404被夺取热的空气由室内送风机406供给到作为空调对象空间的室内。

此外，在制热运转时，四通阀401将从压缩机500送出的制冷剂送出到蒸发器404。在该情况下，蒸发器404作为冷凝器发挥功能，冷凝器402作为蒸发器发挥功能。

由于如上所述压缩机500能够抑制振动及噪音，所以能够提高空调装置400的静音性。

以上，具体地说明了本发明的优选实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不偏离本发明的要旨的范围内进行各种改良或变形。

附图标记的说明

1定子，3、3A、3B、3C、3D、3E、3F、3H壳体，5转子，7工具，8分割芯，9连结芯，10、10A定子芯，11磁轭，12齿，13槽，14层叠钢板，15线圈，16分割面部，17铆接部，18凹部，19孔部，20绝缘件，25绝缘膜，31第一壳体部，32第二壳体部，33第三壳体部，34铆接部，35、37凹部，38槽部，50转子芯，51磁铁插入孔，55永久磁铁，56轴，100电动机，101第一芯部，102第二芯部，400空调装置，401四通阀，402冷凝器，403减压装置，404蒸发器，405室外送风机，406室内送风机，410制冷剂配管，500压缩机，501压缩机构部，507密闭容器。

Claims (19)

1.一种电动机，其中，所述电动机具备：

转子，所述转子能够以轴线为中心旋转；

定子，所述定子具有定子芯，所述定子芯从以所述轴线为中心的径向上的外侧包围所述转子；以及

环状的壳体，所述环状的壳体在内侧固定有所述定子芯，

所述壳体具有：

第一壳体部，所述第一壳体部在所述径向上与所述定子芯相向并具有内径D1；

第二壳体部，所述第二壳体部在所述径向上与所述定子芯抵接并具有内径D2；以及

第三壳体部，所述第三壳体部在所述轴线的方向上从所述定子芯突出并具有内径D3，

所述内径D1、D2及D3满足D1>D2及D1>D3。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述内径D2及D3满足D2≥D3。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，

所述第一壳体部在与所述定子芯相向的一侧具有凹部。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动机，其中，

所述定子芯利用铆接部或焊接部固定于所述壳体。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机，其中，

所述定子芯是在以所述轴线为中心的周向上将多个芯元件连结而成的部件。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电动机，其中，

所述第一壳体部形成于与所述轴线的方向上的所述定子芯的中央部对应的位置。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电动机，其中，

所述第二壳体部形成于与所述轴线的方向上的所述定子芯的端部对应的位置。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的电动机，其中，

所述第二壳体部形成于与所述轴线的方向上的所述定子芯的中央部对应的位置。

9.根据权利要求1～5及8中任一项所述的电动机，其中，

所述第一壳体部形成于与所述轴线的方向上的所述定子芯的端部对应的位置。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的电动机，其中，

所述第三壳体部在所述轴线的方向上与所述第一壳体部或所述第二壳体部相邻。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的电动机，其中，

所述第一壳体部的与所述定子芯相向的面的面积大于所述第二壳体部的与所述定子芯抵接的面的面积。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的电动机，其中，

所述第一壳体部的所述轴线的方向上的长度比所述第二壳体部的所述轴线的方向上的长度长。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的电动机，其中，

在所述第一壳体部的与所述定子芯相向的面形成有槽。

14.一种压缩机，其中，

所述压缩机具备权利要求1～13中任一项所述的电动机和由所述电动机驱动的压缩机构。

15.一种空调装置，其中，

所述空调装置具备权利要求14所述的压缩机、冷凝器、减压装置及蒸发器。

16.一种电动机的制造方法，其中，所述电动机的制造方法具有：

准备壳体的工序，所述壳体是以轴线为中心的环状的壳体，并具有：具有内径D1的第一壳体部、具有小于内径D1的内径D2的第二壳体部以及具有小于内径D1的内径D3的第三壳体部；

将定子芯固定在所述壳体的内侧的工序，以所述第一壳体部在以所述轴线为中心的径向上与所述定子芯相向，所述第二壳体部在所述径向上与所述定子芯抵接，所述第三壳体部在所述轴线的方向上从所述定子芯突出的方式固定所述定子芯；以及

将转子安装在所述定子芯的内侧的工序。

17.根据权利要求16所述的电动机的制造方法，其中，

在将所述定子芯固定在所述壳体的内侧的工序中，通过热装或压入将所述定子芯固定在所述壳体的内侧。

18.根据权利要求17所述的电动机的制造方法，其中，

进行所述热装前的所述壳体的内周面的平均表面粗糙度大于所述热装的过盈量。

19.根据权利要求16～18中任一项所述的电动机的制造方法，其中，

在将定子固定在所述壳体的内侧的工序中，通过热铆接或焊接将所述壳体与所述定子芯相互固定。

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