CN117501587A - 电动机、送风机和空调装置 - Google Patents
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Abstract
电动机具有转子和定子。转子具有以轴线为中心的环状的转子铁芯和安装于转子铁芯的永磁铁。永磁铁构成磁铁磁极，转子铁芯的一部分构成虚拟磁极。定子具有从以轴线为中心的径向的外侧包围转子铁芯的定子铁芯和卷绕于定子铁芯的线圈。定子铁芯具有收纳线圈的槽。定子铁芯具有位于该定子铁芯的轴线的方向的中央的第1铁芯部和位于该定子铁芯的轴线的方向的端部的第2铁芯部。第2铁芯部中的槽的面积比第1铁芯部中的槽的面积大。
Description
技术领域
本公开涉及电动机、送风机和空调装置。
背景技术
近年来，开发了具有换向极型转子的电动机。在换向极型转子中，通过安装于转子铁芯的永磁铁构成磁铁磁极，通过转子铁芯的一部分构成虚拟磁极(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2018/037449号(参照图9)
发明内容
发明要解决的课题
从转子出来的磁通与电动机的定子的线圈交链，由此产生驱动力。这里，在转子的虚拟磁极不存在永磁铁，因此，由于定子磁场的影响，虚拟磁极中的磁通密度分布容易产生偏移。在产生这种磁通密度分布的偏移时，会导致定子铁芯的铁损的增加，定子铁芯的温度容易上升。
本公开是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于，抑制使用了换向极型转子的电动机中的定子铁芯的温度上升。
用于解决课题的手段
本公开的电动机具有转子和定子。转子具有以轴线为中心的环状的转子铁芯和安装于转子铁芯的永磁铁。永磁铁构成磁铁磁极，转子铁芯的一部分构成虚拟磁极。定子具有从以轴线为中心的径向的外侧包围转子铁芯的定子铁芯和卷绕于定子铁芯的线圈。定子铁芯具有收纳线圈的槽。定子铁芯具有位于该定子铁芯的轴线的方向的中央的第1铁芯部和位于该定子铁芯的轴线的方向的端部的第2铁芯部。第2铁芯部中的槽的面积比第1铁芯部中的槽的面积大。
发明效果
根据本公开，定子铁芯的第1铁芯部中的槽的面积比第2铁芯部中的槽的面积大，因此，能够以线圈与定子铁芯之间的间隔尽可能窄的方式卷绕线圈。其结果，能够经由线圈对定子铁芯的热进行散热，能够抑制定子铁芯的温度上升。
附图说明
图1是示出实施方式1的电动机的纵剖视图。
图2是示出实施方式1的电动机的横剖视图。
图3是示出实施方式1的转子铁芯和永磁铁的横剖视图。
图4是示出实施方式1的定子铁芯的第1铁芯部的俯视图。
图5是示出实施方式1的定子铁芯的第2铁芯部的俯视图。
图6是示出实施方式1的定子铁芯的立体图(A)、示出定子铁芯和绝缘体的立体图(B)、以及示出定子铁芯、绝缘体和绝缘膜的立体图(C)。
图7是示出实施方式1的齿和绝缘部的剖视图(A)和示出比较例的齿和绝缘部的剖视图(B)。
图8是示出实施方式1的在齿上卷绕有线圈的状态的示意图(A)和示出比较例的在齿上卷绕有线圈的状态的示意图(B)。
图9是示出实施方式1的线圈针对齿的卷绕方法的示意图。
图10是示出实施方式1的线圈针对齿的卷绕状态的剖视图。
图11是示出实施方式1的线圈针对齿的卷绕状态的侧视图。
图12是示出实施方式1的线圈的各层的线圈线的配置的图(A)、(B)。
图13是示出比较例的转子的横剖视图。
图14是示出实施方式2的定子铁芯的横剖视图。
图15是示出实施方式2的呈直线状展开定子铁芯的状态的图(A)、(B)。
图16是示出能够应用各实施方式的电动机的空调装置的图(A)和示出空调装置的室外机的剖视图(B)。
具体实施方式
实施方式1
<电动机2的结构>
图1是示出实施方式1中的电动机2的纵剖视图。电动机2例如用于空调装置的送风机，通过逆变器来驱动。此外，电动机2是在转子5中嵌入有永磁铁55的IPM(永磁铁嵌入型)马达。
电动机2具有轴6、安装于轴6的转子5和包围转子5的模制定子3。模制定子3具有包围转子5的环状的定子1和覆盖定子1的模制树脂部4。轴6是转子5的旋转轴。
在以下的说明中，将轴6的中心轴即轴线Ax的方向称为“轴向”。将以轴线Ax为中心的周向称为“周向”，将以轴线Ax为中心的径向称为“径向”。将与轴线Ax垂直的面的剖视图称为“横剖视图”，将与轴线Ax平行的面的剖视图称为“纵剖视图”。
轴6从模制定子3向图1中的左侧突出，在形成于其突出部的安装部61安装有例如送风机的叶轮511(图16的(A))。因此，将轴6的突出侧(图1中的左侧)称为“负载侧”，将相反侧(图1中的右侧)称为“负载相反侧”。
<模制定子3的结构>
如上所述，模制定子3具有定子1和模制树脂部4。模制树脂部4由不饱和聚酯树脂、环氧树脂等热固化性树脂形成。不饱和聚酯树脂例如是团状模塑料(BMC)。
模制树脂部4覆盖定子1的径向外侧和负载相反侧。模制树脂部4在负载侧具有开口部41，在负载相反侧具有轴承支承部42。转子5从开口部41插入到定子1的内部。
在模制树脂部4的开口部41安装有金属制的托架65。在托架65保持有支承轴6的第1轴承62。防水帽64以覆盖托架65的外侧的方式安装于轴6。在模制树脂部4的轴承支承部42保持有支承轴6的第2轴承63。
在定子1的负载相反侧配置有电路基板45。电路基板45被模制树脂部4覆盖。在电路基板45安装有电动机2的驱动所需要的驱动电路46和磁传感器等。
此外，在电路基板45布线有与定子1的线圈30电连接的引线47。引线47从设置于模制树脂部4的外周部分的引线引出部件48向外部引出。
优选在隔着电路基板45而与定子1相反的一侧设置有散热部件44。散热部件44例如由铝等金属构成。散热部件44的与定子1相反的一侧从模制树脂部4露出，除此以外的部分被模制树脂部4覆盖。
散热部件44可以是在从模制树脂部4露出的部分具有肋的散热器，也可以是板状的散热板。散热部件44具有将在定子1和电路基板45中产生的热散热到外部的作用。
另外，电动机2不限于具有模制树脂部4的结构。例如，也可以通过热压配合等将电动机2的定子1固定于以铁(Fe)为主要成分的圆筒状的壳体的内侧。
图2是示出电动机2的定子1和转子5的横剖视图。在图2中，模制树脂部4未图示。定子1具有隔着气隙G从径向外侧包围转子铁芯50的定子铁芯10、设置于定子铁芯10的绝缘部20、以及隔着绝缘部20卷绕于定子铁芯10的线圈30。
定子铁芯10是在轴向上层叠多个层叠要素并通过铆接、熔接或粘接等进行固定而得到的。层叠要素是具有磁性的薄板，更具体而言，是以铁为主要成分的钢板。更具体而言，层叠要素是电磁钢板。层叠要素的板厚例如为0.2mm～0.5mm。
定子铁芯10具有呈以轴线Ax为中心的环状延伸的磁轭11、以及从磁轭11向径向内侧延伸的多个齿12。这里，齿12的数量为12，但是不限于此。在齿12的末端部形成有与转子5对置的齿顶部12e。齿顶部12e的周向的宽度比齿12的其他部分宽。
在磁轭11形成有12个铆接部10c，在各齿12也形成有铆接部10d。铆接部10c、10d是将定子铁芯10的层叠要素彼此固定的部分。铆接部10c、10d位于通过各齿12的中心的径向的直线上。但是，铆接部10c、10d的数量和配置是任意的，也可以通过铆接以外的方法来固定层叠要素。
在周向上相邻的齿12之间形成有槽13。槽13的数量与齿12的数量相同。线圈30隔着绝缘部20卷绕于齿12，并收纳于槽13中。线圈30具有由铜线或铝线形成的导体和包围导体的绝缘被膜。
线圈30的卷绕方法具有集中卷绕和分布卷绕，这里使用集中卷绕。特别地，不是跨越多个齿12来卷绕线圈30，而是一个齿12一个齿12地进行卷绕。这种卷绕方法被称为凸极集中卷绕。
绝缘部20具有配置于定子铁芯10的轴向端面的绝缘体21(图1)和配置于槽13的内表面的绝缘膜22。另外，图1所示的模制树脂部4的一部分进入槽13中，与绝缘膜22一起覆盖线圈30。
<转子5的结构>
如图2所示，转子5具有轴6、从径向外侧包围轴6的转子铁芯50、以及嵌入转子铁芯50中的多个永磁铁55。这里，永磁铁55的数量为5个。
图3是示出转子铁芯50和永磁铁55的横剖视图。转子铁芯50是以轴线Ax为中心的环状的部件。转子铁芯50具有外周50a和内周50b，内周50b与轴6(图2)对置。
转子铁芯50是在轴向上层叠多个层叠要素并通过铆接、熔接或粘接等进行固定而得到的。层叠要素是具有磁性的薄板，更具体而言，是以铁为主要成分的钢板。更具体而言，层叠要素是电磁钢板。层叠要素的板厚例如为0.2mm～0.5mm。
转子铁芯50在周向上具有多个磁铁插入孔51。磁铁插入孔51在周向上等间隔、且相对于轴线Ax等距离地配置。这里，磁铁插入孔51的数量为5个。磁铁插入孔51沿着转子铁芯50的外周50a形成，在轴向上贯通转子铁芯50。
在各磁铁插入孔51中插入有永磁铁55。永磁铁55为平板状，在与轴向垂直的面上具有矩形状的截面。永磁铁55是稀土类磁铁，更具体而言，是包含钕(Nd)、铁和硼(B)的钕磁铁、或包含钐(Sm)和钴(Co)的钐磁铁。此外，也可以代替稀土类磁铁而使用铁氧体磁铁。
在磁铁插入孔51的周向的两端形成有作为空隙的磁通屏障52。在磁通屏障52与转子铁芯50的外周50a之间形成有薄壁部。薄壁部的厚度例如设定为与层叠要素的板厚相同，以抑制相邻的永磁铁55之间的磁通的短路。
永磁铁55配置成使相同极性的磁极面朝向转子铁芯50的外周侧。在转子铁芯50中，在周向上相邻的永磁铁55之间的区域形成有与永磁铁55极性相反的磁极。
因此，在转子5中，由永磁铁55构成的磁铁磁极P1和由转子铁芯50的一部分构成的虚拟磁极P2在周向上交替地排列。将这种结构称为换向极型。这里，将磁铁磁极P1设为S极，将虚拟磁极P2设为N极，但是也可以相反。在周向上，在磁极P1、P2之间形成有极间部M。
转子5具有5个磁铁磁极P1和5个虚拟磁极P2。即，转子5的极数为10。转子5的10个磁极P1、P2以极间距为36度的方式在周向上等角度间隔地配置。这里，将转子5的极数设为10，但是，极数为4以上即可。即，磁铁磁极P1的数量为2个以上即可。
下面，在不需要特别区分的情况下，将磁铁磁极P1和虚拟磁极P2简称为“磁极”。磁铁磁极P1的周向的中心为极中心。同样，虚拟磁极P2的周向的中心为极中心。
转子铁芯50的外周50a在与轴向垂直的截面中具有所谓花朵形状。换言之，转子铁芯50的外周50a以转子铁芯50的半径在磁极P1、P2的各极中心处最大、在极间部M处最小的方式延伸。另外，转子铁芯50的外周50a不限于花朵形状，也可以具有圆形状。
优选在虚拟磁极P2形成有缝组53。缝组53使集中于虚拟磁极P2的极中心的磁通在周向上均匀地分散。缝组53例如具有隔着极中心配置的2个缝53a、以及配置于其两侧的2个缝53b。
缝53a、53b均在径向上较长。此外，缝53b的开口面积比缝53a的开口面积大。但是，缝组53的各缝的数量、配置和形状是任意的。
此外，在转子铁芯50中，在磁铁插入孔51的径向内侧形成有孔部54。孔部54以从永磁铁55的径向内侧的磁极面出来的磁通或流入该磁极面的磁通在周向上均等地流动的方式进行引导。
在转子铁芯50的内周50b形成有沿着各孔部54呈圆弧状突出的突出部50d。除了突出部50d以外，转子铁芯50的内周50b为以轴线Ax为中心的圆形状。另外，也可以不必在转子铁芯50设置孔部54和突出部50d。
在转子铁芯50中，在各缝组53的径向内侧形成有铆接部50c。铆接部50c是将转子铁芯50的层叠要素彼此固定的部分。但是，铆接部50c的数量和配置是任意的，也可以通过铆接以外的方法来固定层叠要素。
如图2所示，在轴6与转子铁芯50之间设置有连结部56。连结部56连结轴6和转子铁芯50，是非磁性的。
连结部56例如由BMC、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等非磁性树脂形成。此外，连结部56也可以由奥氏体类不锈钢、铝等非磁性金属形成。
换向极型转子5具有通过虚拟磁极P2后的磁通容易流向轴6这样的特性，但是，通过在转子铁芯50与轴6之间设置非磁性的连结部56，抑制了从转子铁芯50朝向轴6的磁通泄漏。也可以在连结部56形成空洞部或肋。
如图1所示，连结部56还覆盖转子铁芯50的轴向的两端面。优选连结部56的一部分也进入转子铁芯50的磁铁插入孔51的内部。连结部56的一部分进入磁铁插入孔51内，由此抑制磁铁插入孔51内的永磁铁55的位置偏移。
相对于转子铁芯50，在负载相反侧配置有传感器磁体66。传感器磁体66是以轴线Ax为中心的环状的永磁铁，通过连结部56来保持。传感器磁体66的磁场通过电路基板45的磁传感器来检测，由此检测转子5的旋转位置。有时也不在转子5设置传感器磁体66。
另外，优选转子铁芯50的轴向长度比定子铁芯10的轴向长度长。如果这样构成，则来自转子5的磁通也充分流入定子铁芯10的轴向端面，因此，电动机效率提高。
这里，在转子铁芯50与轴6之间设置连结部56，但是，也可以不设置连结部56，而将轴6固定于转子铁芯50的内周50b。固定方法是压入、热压配合、凿紧等。该情况下，为了抑制从转子铁芯50朝向轴6的磁通泄漏，优选轴6由奥氏体类不锈钢、铝等非磁性材料形成。
<用于在定子铁芯10卷绕线圈30的结构>
如参照图2说明的那样，定子铁芯10具有环状的磁轭11和从磁轭11向径向内侧延伸的齿12。在相邻的齿12之间形成有收纳线圈30的槽13。在槽13的径向内侧形成有成为将线圈30插入到槽13中的入口的槽开口14(图4)。
定子铁芯10还具有位于该定子铁芯10的轴向的中央的第1铁芯部10A(图4)和位于轴向的两端部的第2铁芯部10B(图5)。在第1铁芯部10A和第2铁芯部10B中，槽13的面积不同。
图4是示出定子铁芯10的第1铁芯部10A的俯视图。第1铁芯部10A的齿12在其周向两端具有侧面12b。侧面12b面向槽13。第1铁芯部10A的磁轭11具有外周11a和内周11b。内周11b面向槽13。
第1铁芯部10A的齿12的周向的宽度W1由齿12的2个侧面12b的周向的距离来规定。此外，第1铁芯部10A的磁轭11的径向的宽度T1由磁轭11的外周11a与内周11b之间的径向的距离来规定。
图5是示出定子铁芯10的第2铁芯部10B的俯视图。第2铁芯部10B的齿12在其周向两端具有侧面12c。侧面12c面向槽13。第2铁芯部10B的磁轭11具有外周11a和内周11c。内周11c面向槽13。
第2铁芯部10B的齿12的周向的宽度W2由齿12的2个侧面12c的周向的距离来规定。此外，第2铁芯部10B的磁轭11的径向的宽度T2由磁轭11的外周11a与内周11c之间的径向的距离来规定。
第2铁芯部10B的齿12的宽度W2比第1铁芯部10A的齿12的宽度W1窄(W1>W2)。此外，第2铁芯部10B的磁轭11的宽度T2比第1铁芯部10A的磁轭11的宽度T1窄(T1>T2)。磁轭11的外周11a在第1铁芯部10A和第2铁芯部10B中位于相同的径向位置。
由于这样构成，因此，第2铁芯部10B中的槽13的面积A2比第1铁芯部10A中的槽13的面积A1大(A1<A2)。
另外，这里，齿12的宽度W1、W2满足W1>W2，并且磁轭11的宽度T1、T2满足T1>T2，但是，至少齿12的宽度W1、W2满足W1>W2即可。
换言之，第2铁芯部10B的齿12的侧面12c(图5)位于相对于第1铁芯部10A的齿12的侧面12b(图4)向齿12的宽度方向内侧移位的位置即可。
而且，优选将第2铁芯部10B的齿顶部12e的槽13侧的面即对置面12g(图5)形成于相对于第1铁芯部10A的齿顶部12e的对置面12f(图4)向径向内侧移位的位置。
图6的(A)是沿着通过磁轭11的平面切断定子铁芯10的包含1个齿12的部分而示出的立体图。在第1铁芯部10A的齿12的侧面12b与第2铁芯部10B的齿12的侧面12c之间形成有阶梯部。
此外，在第1铁芯部10A的磁轭11的内周11b与第2铁芯部10B的磁轭11的内周11c之间也形成有阶梯部。在第1铁芯部10A的齿顶部12e的对置面12f与第2铁芯部10B的齿顶部12e的对置面12g之间也形成有阶梯部。
接着说明的绝缘体21与形成于定子铁芯10的这些阶梯部卡合。
图6的(B)是示出在定子铁芯10安装了绝缘体21的状态的立体图。绝缘体21安装于定子铁芯10的轴向的两端部、即第2铁芯部10B(图6的(A))。绝缘体21例如由PBT、PPS、LCP、PET等树脂构成。
各绝缘体21具有位于磁轭11上的壁部21a、位于齿12上的主体部21b、以及位于齿12的齿顶部12e上的凸缘部21c。凸缘部21c和壁部21a隔着主体部21b在径向上对置。
在主体部21b卷绕有线圈30。壁部21a和凸缘部21c从径向两侧引导卷绕于主体部21b的线圈30。也可以在壁部21a和凸缘部21c设置对卷绕于主体部21b的线圈30进行定位的台阶部21d。
图6的(C)是示出在定子铁芯10安装了绝缘体21和绝缘膜22的状态的立体图。在第2铁芯部10B的槽13的内表面安装有绝缘膜22。
绝缘膜22覆盖第2铁芯部10B的磁轭11的内周11b、齿12的侧面12b和齿顶部12e的对置面12f(均在图6的(B))。绝缘膜22例如由PET等树脂构成。绝缘膜22的厚度例如为0.35～0.4mm。
绝缘体21和绝缘膜22使定子铁芯10和线圈30电绝缘。将绝缘体21和绝缘膜22合起来称为绝缘部20。
图7的(A)是实施方式1的齿12和绝缘部20的、与齿12的延伸方向垂直的面的剖视图。如图7的(A)所示，第2铁芯部10B的齿12的侧面12c与第1铁芯部10A的齿12的侧面12b相比位于齿12的宽度方向内侧。
因此，在第2铁芯部10B的齿12的两侧形成有阶梯部。绝缘体21的主体部21b以覆盖齿12的轴向的端面12a的方式安装，与齿12的阶梯部嵌合。换言之，绝缘体21具有与齿12的阶梯部卡合的卡合部21h。
齿12在与该齿12的延伸方向垂直的截面中具有端面12a与侧面12b之间的角部C1、以及阶梯面与侧面12c之间的角部C2。绝缘体21具有覆盖这些角部C1、C2的弯曲形状的角部21e。角部21e以覆盖角部C1、C2的方式延伸，因此，能够增大角部21e的曲率半径。
另外，与绝缘体21的主体部21b的卡合部21h同样，绝缘体21的壁部21a具有与磁轭11的阶梯部卡合的卡合部21i(图6的(C))，凸缘部21c具有与齿顶部12e的阶梯部卡合的卡合部21j(图6的(C))。
图7的(B)是比较例的齿112和绝缘体120的、与齿112的延伸方向垂直的面的剖视图。如图7的(B)所示，比较例的齿112具有矩形状的截面。绝缘体120以从周向两侧和轴向两侧包围齿112的方式安装。
在比较例1中，齿112的截面为矩形状，因此，绝缘体120的角部121的曲率半径比较小。这是因为，在增大绝缘体120的角部121的曲率半径时，绝缘体120的角部121与齿112的角部之间的距离d变短，很难确保绝缘。
图8的(A)是示出在实施方式1的齿12上卷绕了线圈30的状态的示意图。如参照图7的(A)说明的那样，绝缘体21的角部21e的曲率半径大，因此，能够使线圈30与绝缘体21和绝缘膜22紧密贴合地进行卷绕。因此，齿12与线圈30之间的间隔变窄，能够在齿12与线圈30之间进行经由绝缘膜22的传热。
图8的(B)是示出在比较例的齿112上卷绕了线圈30的状态的示意图。如参照图7的(B)说明的那样，绝缘体120的角部121的曲率半径小，因此，在将线圈30卷绕于绝缘体120时，在线圈30与绝缘体120的侧面之间产生间隙B。由于该间隙B，妨碍了齿112与线圈30之间的传热。
这样，在实施方式1中，关于定子铁芯10的齿12的宽度，与第1铁芯部10A相比，在第2铁芯部10B中较窄，由此，在齿12的轴向两端部形成有阶梯部。因此，能够使线圈30与包围齿12的绝缘部20紧密贴合地进行卷绕。由此，能够将定子铁芯10的热经由绝缘膜22传递到线圈30。
接着，对用于在槽13内以更高密度配置线圈30的结构进行说明。图9是示出实施方式1的线圈30的卷绕方法的示意图。该图9是从轴向的一侧观察绝缘体21的图。在图9中，利用箭头C表示周向。如上所述，线圈30卷绕于绝缘体21的主体部21b。
如箭头B1所示，线圈30的第1层从绝缘体21的凸缘部21c朝向壁部21a卷绕。此外，如箭头B2所示，线圈30的第2层从绝缘体21的壁部21a朝向凸缘部21c卷绕。另外，箭头B1、B2的方向也可以相反。
图10是示出实施方式1的线圈30的卷绕模式的、与轴向垂直的面的剖视图。在图10中，利用箭头C表示周向，利用箭头R表示径向。此外，分别利用标号L1、L2、L3、L4表示线圈30的第1层、第2层、第3层、第4层。
线圈30的各层的线圈线在径向上没有间隙地排列。即，构成第1层L1的线圈线31彼此平行地延伸，构成第2层L2的线圈线32彼此也平行地延伸。
但是，在齿12的轴向的两端面12a中的一个端面12a上，第2层L2的线圈线32相对于第1层L1的线圈线31倾斜地延伸。即，第1层L1的线圈线31和第2层L2的线圈线32交叉的交叉点A位于齿12的端面12a上。
线圈30的奇数层(例如第3层L3)的线圈线与第1层L1的线圈线31平行地延伸。线圈30的偶数层(例如第4层L4)的线圈线与第2层L2的线圈线32平行地延伸。因此，在将N设为自然数时，第N层的线圈线和第N+1层的线圈线在齿12的端面12a上交叉。
图11是从槽13侧观察线圈30的侧视图。在槽13内，线圈30的各层的线圈线均在与轴线Ax平行的方向(箭头Z所示)上延伸。即，在槽13内，线圈30的全部线圈线平行地延伸，不存在交叉点。
图12的(A)是示出位于槽13内的线圈30的层叠状态的示意图。在槽13内，以第N+1层的1个线圈线与第N层的2个线圈线接触的方式层叠线圈30。例如，第3层L3的1个线圈线33与第2层L2的2个线圈线32接触。
换言之，以第N+1层的1个线圈线的中心和第N层的2个线圈线的中心构成正三角形的方式层叠线圈30。例如，第3层L3的1个线圈线33的中心和第2层L2的2个线圈线32的中心构成正三角形。
将这种卷绕方式称为整齐排列卷绕。在整齐排列卷绕中，构成线圈30的线圈线之间的间隙小，线圈30以最高密度被配置。此外，通过以整齐排列卷绕的方式卷绕线圈30，槽13的占空系数提高。
另一方面，在上述的交叉点A(图10)处，如图12的(B)所示，在第N层的1个线圈线上重叠第N+1层的1个线圈线。例如，第3层L3的1个线圈线33仅与第2层L2的线圈线32中的1个接触。在交叉点A处，构成线圈30的线圈线的间隙宽，线圈30的配设密度降低。
一般而言，如果除了交叉点A这样的一部分以外、以线圈30的第N+1层的1个线圈线与第N层的2个线圈线接触(参照图12的(A))的方式卷绕线圈30，则能够称为整齐排列卷绕。
即，如果线圈30整体中的、以第N+1层的1个线圈线与第N层的2个线圈线接触的方式卷绕的部分多，则能够称为整齐排列卷绕。
如上所述，齿12具有端面12a和侧面12b，侧面12b的轴向长度比端面12a的周向宽度长。因此，齿12的端面12a也称为短边，侧面12b也称为长边。
将线圈30的交叉点A位于齿12的端面12a上的卷绕方式称为短边交叉卷绕。与此相对，将线圈30的交叉点A位于齿12的侧面12b上的卷绕方式称为长边交叉卷绕。该实施方式1的线圈30的卷绕方式是短边交叉卷绕。
如参照图12的(A)、(B)说明的那样，在交叉点A处，线圈30的配设密度降低，因此，通过将交叉点A配置于齿12的端面12a上，能够提高槽13内的线圈30的配设密度。
<作用>
接着，对实施方式的作用进行说明。首先，对比较例的非换向极型转子9进行说明。
图13是示出比较例的非换向极型转子9的横剖视图。该转子9的转子铁芯90在周向上具有多个磁铁插入孔91，在各磁铁插入孔91配置有永磁铁95。在转子铁芯90的径向中心形成有轴孔93，在轴孔93固定有轴6。
在周向上相邻的永磁铁95在外周侧具有极性彼此相反的磁极面。因此，转子9的全部磁极由永磁铁95形成。转子9的永磁铁95的数量为10，因此，转子9的极数为10。
在永磁铁95中，使用能够得到高磁力的稀土类磁铁，但是，稀土类磁铁含有Dy(镝)等，因此，耗费材料成本。此外，永磁铁95是通过块状的磁铁材料的切削而形成的，因此，也耗费加工成本。非换向极型转子9具有数量与极数相同的永磁铁95，因此，制造成本高。
另一方面，实施方式1的转子5为换向极型，如参照图3说明的那样，具有磁铁磁极P1和虚拟磁极P2。与相同极数的比较例的转子9相比，能够使永磁铁55的数量成为一半，因此，能够大幅降低转子5的制造成本。
另一方面，在换向极型转子5中，存在在虚拟磁极P2中磁通密度分布容易产生偏移这样的课题。即，在电动机2动作时，从转子5出来的磁通与定子1的线圈30(图1)交链，由此产生感应电压，由此产生使转子5旋转的驱动力。
在转子5的磁极P1、P2中，均优选磁通密度分布关于极中心对称。但是，未在虚拟磁极P2设置永磁铁55，因此，通过由于流过定子1的线圈30的电流而产生的磁场即定子磁场，磁通密度分布容易向周向的一方偏移。
在虚拟磁极P2的磁通密度分布产生偏移时，感应电压的高次谐波成分增加，其结果，在转子5的磁通流过的定子铁芯10中产生被称为高频铁损的铁损。铁损在定子铁芯10中变化为热能，因此，定子铁芯10的温度上升。
在实施方式1中，定子铁芯10的第2铁芯部10B的齿12的宽度W2(图5)比第1铁芯部10A的齿12的宽度W1(图4)窄，因此，如上所述，能够使线圈30与包围齿12的绝缘部20紧密贴合地进行卷绕(图8的(A))。
因此，能够经由线圈30对定子铁芯10中产生的热进行散热，能够抑制定子铁芯10的温度上升。通过抑制定子铁芯10的温度上升，能够抑制永磁铁55的高温退磁，其结果，能够实现稳定的电动机2的运转。
从定子铁芯10流向线圈30的热的一部分经由电路基板45和引线47(图1)向外部散热。此外，从定子铁芯10流向线圈30的热的另外一部分经由模制树脂部4流向散热部件44，从散热部件44向外部散热。
另外，在线圈30中流过电流，因此，由于铜损，线圈30的温度也上升。当线圈30的温度上升时，不容易从定子铁芯10向线圈30传递热。
在该实施方式1中，线圈30以整齐排列卷绕的方式进行卷绕，并以高密度配置于槽13内。因此，槽13中的占空系数变高，通过使占空系数变高，铜损降低。此外，线圈30以与绝缘部20紧密贴合的状态进行卷绕，因此，线圈30的周长较短即可，通过使线圈30的周长变短，铜损也降低。其结果，能够抑制由于铜损而引起的线圈30的温度上升，能够从定子铁芯10朝向线圈30进行散热。
此外，线圈30以整齐排列卷绕的方式进行卷绕，因此，不仅能够使线圈30和绝缘部20紧密贴合，还能够使线圈30的线圈线彼此也紧密贴合。因此，能够促进从定子铁芯10朝向线圈30的散热，能够提高定子铁芯10的温度上升的抑制效果。
此外，在线圈30跨越多个齿12进行卷绕的情况下，线圈30与绝缘部20之间的间隙会变大，但是，由于线圈30以凸极集中卷绕的方式进行卷绕，因此，不容易产生线圈30与绝缘部20之间的间隙。因此，能够进一步促进从定子铁芯10朝向线圈30的散热，能够进一步提高定子铁芯10的温度上升的抑制效果。
此外，线圈30以短边交叉卷绕的方式进行卷绕，交叉点A位于齿12的端面12a上，因此，能够在槽13内高密度地配置线圈30，提高占空系数。由此，能够使线圈30和绝缘部20更加紧密贴合，使线圈30的线圈线彼此更加紧密贴合。而且，通过提高占空系数，还能够降低线圈30的铜损。其结果，能够进一步促进从定子铁芯10朝向线圈30的散热。
此外，在齿12的槽13侧设置有绝缘膜22，因此，齿12与线圈30之间的间隔变窄，容易经由绝缘膜22从齿12向线圈30传递热。因此，能够进一步促进从定子铁芯10朝向线圈30的散热。
另外，这里，在定子铁芯10的轴向两端部设置有第2铁芯部10B，但是，在定子铁芯10的至少轴向一端部设置有第2铁芯部10B即可。
此外，转子铁芯50的磁铁插入孔51在与磁极中心线N1垂直的方向上呈直线状形成，但是，磁铁插入孔51也可以形成为V字状。此外，也可以在各磁铁插入孔51配置2个以上的永磁铁55。
此外，如上所述，电动机2是在转子铁芯50的磁铁插入孔51配置了永磁铁55的IPM马达，但是，也可以是在转子铁芯50的表面配置了永磁铁55的SPM(表面磁铁型)马达。
<实施方式的效果>
如以上说明的那样，实施方式1的电动机2具有换向极型转子5和定子1，定子1的定子铁芯10具有位于轴向中央的第1铁芯部10A和位于轴向端部的第2铁芯部10B，第1铁芯部10A中的槽13的面积比第2铁芯部10B中的槽13的面积大。因此，能够使线圈30与包围齿12的绝缘部20紧密贴合地进行卷绕，能够经由线圈30对定子铁芯10的热进行散热。其结果，能够抑制定子铁芯10的温度上升。
特别地，线圈30以整齐排列卷绕、凸极集中卷绕和短边交叉卷绕的方式进行卷绕，因此，能够隔着绝缘部20使线圈30和齿12紧密贴合，此外，能够在槽13内以高密度配置线圈30。其结果，能够高效地从线圈30对定子铁芯10的热进行散热，能够提高定子铁芯10的温度上升的抑制效果。
实施方式2
接着，对实施方式2进行说明。图14是示出实施方式2的定子8的横剖视图。定子8的定子铁芯80具有以轴线Ax为中心的环状的磁轭81和从磁轭81向径向内侧突出的多个齿82。在相邻的齿82之间形成有收纳线圈30的槽83。
该实施方式2的定子铁芯80被分割成分别包含1个齿82的多个分割铁芯80A。这里，分割铁芯80A的数量为12。分割铁芯80A利用形成于磁轭81的分割面85进行分割。由于这样构成，因此，能够呈直线状展开定子铁芯80。
各分割铁芯80A是层叠多个层叠要素并通过铆接、熔接或粘接等进行固定而得到的。这里，在各分割铁芯80A形成有3处的铆接部87、88，铆接部87形成于磁轭81，铆接部88形成于齿82。但是，铆接部的数量和配置是任意的。
图15的(A)是示出呈直线状展开定子铁芯80的状态的图。在图15的(A)所示的例子中，相邻的分割铁芯80A利用设置于分割面85的外周侧的连结部86彼此连结。连结部86是能够塑性变形的薄壁部或铆接部。
在形成定子8时，在呈直线状展开定子铁芯80的状态下，在各分割铁芯80A安装绝缘体21(图6的(B))和绝缘膜22(图6的(C))，隔着它们在齿82上卷绕线圈30。
由于呈直线状展开定子铁芯80，因此，能够使在卷绕中使用的绕线喷嘴比较自由地移动而不与定子铁芯80发生干涉，能够更高密度地卷绕线圈30。
在各分割铁芯80A的齿82上卷绕线圈30后，将定子铁芯80弯曲成环状，对定子铁芯80的两端进行熔接，由此得到图14所示的定子8。
图15的(B)是示出定子铁芯80的另一例的图。在图15的(B)所示的例子中，构成定子铁芯80的分割铁芯80A彼此未连结。这些分割铁芯80A在分割面85处彼此熔接而一体化。
该情况下，也在各分割铁芯80A安装绝缘体21(图6的(B))和绝缘膜22(图6的(C))，隔着它们在齿82上卷绕线圈30。然后，在分割面85处使各分割铁芯80A彼此熔接，由此得到图14所示的定子8。
除了以上方面以外，实施方式2的电动机与实施方式1的电动机2同样地构成。
在实施方式2中，定子铁芯80是组合多个分割铁芯80A而构成的，因此，能够在分割铁芯80A的各齿82上高密度地卷绕线圈30。因此，能够使线圈30与绝缘部20紧密贴合，此外，能够使线圈30的线圈线彼此紧密贴合，能够更加高效地从线圈30对定子铁芯10的热进行散热。其结果，能够进一步提高定子铁芯10的温度上升的抑制效果。
<空调装置>
接着，对能够应用上述的各实施方式的电动机的空调装置进行说明。图16的(A)是示出应用了实施方式1的电动机2的空调装置500的结构的图。空调装置500具有室外机501和室内机502。室外机501和室内机502利用制冷剂配管503连接。
室外机501例如具有作为螺旋桨式风扇的室外送风机510，室内机502例如具有作为横流风扇的室内送风机520。室外送风机510具有叶轮511和对其进行驱动的电动机2A。室内送风机520具有叶轮521和对其进行驱动的电动机2B。电动机2A、2B均由实施方式1中说明的电动机2构成。另外，在图16的(A)中还示出对制冷剂进行压缩的压缩机504。
图16的(B)是室外机501的剖视图。电动机2由配置于室外机501的外壳508内的框架509支承。在电动机2的轴6上经由轮毂512安装有叶轮511。
在室外送风机510中，通过电动机2A使叶轮511旋转，向室外送风。在空调装置500的制冷运转时，通过室外送风机510的送风，将由压缩机504压缩后的制冷剂在冷凝器(未图示)中冷凝时放出的热向室外放出。
在室内送风机520(图16的(A))中，通过电动机2B使叶轮521旋转，向室内送风。在空调装置500的制冷运转时，通过室内送风机520的送风，将制冷剂在蒸发器(未图示)中蒸发时夺走热的空气向室内送风。
电动机2A、2B由实施方式1的电动机2构成，因此，通过抑制定子铁芯10的温度上升，能够进行稳定的运转。因此，能够提高室外送风机510和室内送风机520的运转的可靠性。
在电动机2A、2B中，不限于实施方式1的电动机2，也可以具有实施方式2的电动机。此外，这里，各实施方式的电动机用于室外送风机510和室内送风机520双方，但是，也可以仅用于任意一方。
各实施方式中说明的电动机2不限于送风机，也可以用于空调装置的压缩机，此外，也可以用于空调装置以外的电气设备、例如家庭用电气设备、换气扇、机床等。
以上，具体说明了优选的实施方式，但是，能够对这些实施方式进行各种改良或变形。
标号说明
1：定子；2、2A、2B：电动机；3：模制定子；4：模制树脂部；5：转子；6：轴；8：定子；9：转子；10：定子铁芯；10A：第1铁芯部；10B：第2铁芯部；11：磁轭；11a：外周；11b：内周；11c：内周；12：齿；12a：端面；12b：侧面；12c：侧面；12e：齿顶部；12f：对置面；12g：对置面；13：槽；20：绝缘部；21：绝缘体；22：绝缘膜；30：线圈；31、32、33：线圈线；44：散热部件；45：电路基板；50：转子铁芯；51：磁铁插入孔；55：永磁铁；80：定子铁芯；80A：分割铁芯；81：磁轭；82：齿；83：槽；85：分割面；86：连结部；500：空调装置；501：室外机；502：室内机；504：压缩机；510：室外送风机；511：叶轮；520：室内送风机；521：叶轮；A：交叉点；P1：磁铁磁极；P2：虚拟磁极。
Claims (13)
1.一种电动机，其中，所述电动机具有：
转子，其具有以轴线为中心的环状的转子铁芯和安装于所述转子铁芯的永磁铁，所述永磁铁构成磁铁磁极，所述转子铁芯的一部分构成虚拟磁极；以及
定子，其具有从以所述轴线为中心的径向的外侧包围所述转子铁芯的定子铁芯和卷绕于所述定子铁芯的线圈，
所述定子铁芯具有收纳所述线圈的槽，
所述定子铁芯具有位于该定子铁芯的所述轴线的方向的中央的第1铁芯部和位于该定子铁芯的所述轴线的方向的端部的第2铁芯部，
所述第2铁芯部中的所述槽的面积比所述第1铁芯部中的所述槽的面积大。
2.根据权利要求1所述的电动机，其中，
所述定子铁芯具有在以所述轴线为中心的周向上与所述槽相邻的齿，
所述第1铁芯部中的所述齿的所述周向的宽度比所述第2铁芯部中的所述齿的所述周向的宽度宽。
3.根据权利要求2所述的电动机，其中，
在所述定子铁芯与所述线圈之间设置有绝缘部，
所述绝缘部与形成于所述齿的所述宽度变化的部分的阶梯部卡合。
4.根据权利要求2或3所述的电动机，其中，
所述线圈以整齐排列卷绕的方式卷绕在所述定子铁芯的所述齿上。
5.根据权利要求2～4中的任意一项所述的电动机，其中，
所述线圈以凸极集中卷绕的方式卷绕在所述定子铁芯的所述齿上。
6.根据权利要求2～5中的任意一项所述的电动机，其中，
所述线圈以构成多层的方式卷绕在所述定子铁芯上，
在所述齿的所述轴线的方向的一个端面上，所述线圈的彼此不同的层的线圈线交叉。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的电动机，其中，
在所述槽的内部，构成所述线圈的线圈线与所述轴线平行地延伸。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的电动机，其中，
在所述定子铁芯的所述槽侧的面设置有绝缘膜。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的电动机，其中，
所述定子铁芯是在以所述轴线为中心的周向上组合分别包含1个齿的多个分割铁芯而构成的。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的电动机，其中，
所述电动机还具有包围所述定子的模制树脂部。
11.根据权利要求10所述的电动机，其中，
所述电动机还具有与所述线圈连接且被所述模制树脂部覆盖的电路基板。
12.一种送风机，其中，所述送风机具有：
权利要求1～11中的任意一项所述的电动机；以及
叶轮，其通过所述电动机而旋转。
13.一种空调装置，其中，
所述空调装置具有室外机和室内机，
所述室外机和所述室内机中的至少一方具有权利要求12所述的送风机。
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