CN203774901U - 定子、具备该定子的密闭型压缩机以及旋转机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供定子、具备该定子的密闭型压缩机以及旋转机。提供能够缓和作用于定子铁心的紧固力、且伴随与此能够抑制因定子铁心的压缩应力而导致的铁损增加的定子。具备定子铁心（5），该定子铁心（5）通过对铁心进行层叠而构成，上述铁心通过在周方向配置磁极齿（7）而形成，磁极齿（7）在周方向的外周部具有固定于壳体的多个固定片（9a、9b、9c、9d），在层叠方向上层叠有固定片（9a、9b、9c、9d）的位置互不相同的两种以上的磁极齿（7a、7b）。

Description

定子、具备该定子的密闭型压缩机以及旋转机

技术领域

本实用新型涉及例如通过热压配合、压入等固定于密闭容器或者框架等的壳体的定子、具备该定子的密闭型压缩机以及旋转机。 

背景技术

以往提出有如下的技术：采用通过密闭容器的紧固力保持定子的定子铁心的构造，并减少旋转机的效率的降低。该定子铁心通过交替层叠外径不同的多个电磁钢板（铁心）构成（例如参考专利文献1）。 

专利文献1：日本特开2008－220112号公报（第5页、图1） 

当将定子铁心通过热压配合、压入等固定于密闭容器时，会在定子铁心的内部产生与紧固力（由于热压配合时的密闭容器的收缩而产生的力）相应的压缩应力。由于该压缩应力，构成定子铁心的电磁钢板的透磁率降低，并且铁损增加。上述的专利文献1所记载的定子铁心通过交替层叠外径不同的多个铁心来缓和作用于定子铁心的紧固力。 

但是，为了层叠外径不同的多个铁心，需要在从分别以不同的外径进行冲裁的多个模具将产品排出后将其组合并层叠，存在模具的制作费、组装设备、作业费等定子的制造成本增大的课题。此外，存在由于在后续工序中将铁心彼此组合而在铁心的组合层叠时产生少许位置偏移的课题。并且，存在如下课题：很难使利用不同的多个模具冲裁的铁心的内径圆度、形状相同，铁心的内径圆度、形状的不均衡成为噪音、振动的主要原因。 

实用新型内容

本实用新型就是为了解决上述课题而完成的，其第一目的在于得到如下的定子、具备该定子的密闭型压缩机以及旋转机：能够缓和作用于定子铁心的紧固力，伴随与此能够抑制因定子铁心的压缩应力而导致的铁损增加，并且能够抑制在定子产生的振动、噪音。 

第二目的在于得到能够在不提高定子的制造成本的情况下实现铁心的内径圆度的提高的定子、具备该定子的密闭型压缩机以及旋转机。 

本实用新型所涉及的定子具备定子铁心，上述定子铁心通过对铁心进行层叠而构成，上述铁心通过在周方向配置磁极齿而形成，磁极齿在周方向的外周部具有固定于壳体的多个固定片，在层叠方向上层叠有固定片的位置互不相同的两种以上的磁极齿。 

并且，本实用新型所涉及的密闭型压缩机具备：作为壳体设置的密闭容器；以及设置于密闭容器内，对制冷剂进行压缩的压缩机构部以及驱动压缩机构部的电动机，该电动机使用了上述定子。 

并且，在本实用新型所涉及的密闭型压缩机中，上述电动机使用具备具有永磁铁的转子的永磁铁型马达。 

并且，在本实用新型所涉及的密闭型压缩机中，上述永磁铁使用稀土类永磁铁。 

并且，在本实用新型所涉及的密闭型压缩机中，在上述定子铁心的各磁极齿隔着绝缘体卷绕有线圈。 

此外，本实用新型所涉及的旋转机在壳体内具备：上述定子；转子，该转子设置于上述定子的中空空间内；以及线圈，该线圈隔着绝缘体卷绕于上述定子的定子铁心的各磁极齿。 

根据本实用新型，磁极齿在周方向的外周部具有固定于壳体的多个固定片，在层叠方向上层叠有固定片的位置互不相同的两种以上的磁极齿。根据该结构，能够减少每一层铁心与壳体的接触面积。因此，壳体保持定子铁心的力降低，能够缓和在定子铁心的内部产生的压缩应力，能够抑制因定子铁心的压缩应力而导致的铁损增加。并且，通过降低壳体的紧固力，能够抑制在定子产生的振动、噪音。 

附图说明

图1是示出实施方式所涉及的密闭型压缩机的电动机的概要结构的横剖视图。 

图2是图1所示的电动机的纵剖视图。 

图3是示出图1所示的定子铁心的一方的磁极齿的俯视图。 

图4是示出图1所示的定子铁心的另一方的磁极齿的俯视图。 

图5是示出图1的一方的磁极齿的变形例的俯视图。 

图6是示出图1的另一方的磁极齿的变形例的俯视图。 

图7是示出图2的变形例的电动机的纵剖视图。 

图8是示出利用实施方式的模具冲裁成环形状的第一铁心以及第二铁心的层叠例的俯视图。 

图9是示出利用与图8不同的模具成型并配置的磁极齿的俯视图。 

图10是将利用与图8不同的模具成型的磁极齿配置成圆弧状并示出的俯视图。 

图11是示出现有的密闭型压缩机的电动机的纵剖视图。 

图12是从上方观察图11的电动机的定子铁心而示出的横剖视图。 

图13是示出图12的定子铁心的磁极齿的俯视图。 

标号说明： 

1：电动机；2：定子；3：转子；4：密闭容器；5：定子铁心；5a：第一铁心；5b：第二铁心；5c：现有的铁心；6：槽；7（7a～7d）：磁极齿；7e：现有的磁极齿；8：线圈；9：磁极齿的外周部；9a～9d：固定片；9e～9h：现有的固定片；10：磁铁插入孔；11：稀土类永磁铁；12：空隙；13：转子轴；14：切口；15：铁心层叠用的紧固敛缝部；16：磁极齿连结用的突起。 

具体实施方式

图1是示出实施方式所涉及的密闭型压缩机的电动机的概要结构的横剖视图，图2是图1所示的电动机的纵剖视图，图3是示出图1所示 的定子铁心的一方的磁极齿的俯视图，图4是示出图1所示的定子铁心的另一方的磁极齿的俯视图，图5是示出图1的一方的磁极齿的变形例的俯视图，图6是示出图1的另一方的磁极齿的变形例的俯视图，图7是示出图2的变形例的电动机的纵向剖视图。 

本实施方式的密闭型压缩机具备组装在密闭容器4内的压缩机构部（未图示）和电动机1。电动机1例如如图1、2所示由具备定子2和借助在定子2产生的旋转磁场旋转的转子3的无刷DC马达（永磁铁型马达）构成，并对压缩制冷剂的压缩机构部进行驱动。 

定子2具备形成为大致圆筒形状的定子铁心5和线圈8，并通过例如热压配合固定于密闭容器4。此处，对热压配合进行说明。在常温下，将定子2的外径设定得比密闭容器4的内径大，将密闭容器4加热至高温（例如200℃）而使其膨胀，从而使密闭容器4的内径比常温的定子2的外径大。进而，将常温的定子2插入高温的密闭容器4内，当密闭容器4的温度降低时，密闭容器4收缩，从而从径向对定子2进行紧固固定。上述工艺被称为热压配合。由于密闭容器4的紧固力，会在热压配合后的定子2产生压缩应力，但在本实施方式中，使该压缩应力降低。关于该点将在后面对具体例进行说明。 

转子3具备：嵌入到设置于转子3的中心部的孔中的转子轴13；以及在转子3的外周部附近在周方向以Ｎ极和Ｓ极交替设置的方式配置的例如6个稀土类永磁铁11。该转子3配置为与定子2之间具有0.3mm～1mm左右的空隙12，且能够以转子轴13为中心旋转。稀土类永磁铁11是被磁化的6张平板形状的以钕、铁、硼为主要成分的磁铁，且插入于呈近似正六边形地设置在转子3的外周部附近的6个磁铁插入孔10。 

密闭容器4是通过对厚度3mm左右的钢板进行拉深加工而成型的。并且，在钢板的厚度为6mm左右的情况下，通过对该钢板进行弯曲加工来成型，并通过焊接将接合面结合在一起而构成密闭容器4。 

上述的定子铁心5例如将通过将厚度0.1mm～0.7mm左右的电磁钢板冲裁成规定的形状而成型的第一铁心5a和第二铁心5b交替地层叠规定枚数构成（参照图2）。定子铁心5的外径稍大于密闭容器4的内径。常温下的定子铁心5的外径和密闭容器4的内径之差称为热压配合余 量。该热压配合余量根据定子2的重量而不同（定子2的重量大则热压配合余量也大），为几十μm～几百μm左右。对于定子铁心5，在第一铁心5a和第二铁心5b层叠后，为了缓和冲裁时的变形，进行退火处理。另外，根据作为第一铁心5a和第二铁心5b的材料的电磁钢板的种类不同，存在不进行退火处理的情况。 

在定子铁心5的第一铁心5a和第二铁心5b，通过对电磁钢板进行冲裁而在周方向大致等间隔地形成有9个磁极齿7（7a、7b）。磁极齿7a设置于第一铁心5a，磁极齿7b设置于第二铁心5b。在磁极齿7a、7b之间，呈放射状地形成有槽6（空间）。各磁极齿7a、7b从外径侧到内径侧而周方向的宽度大致相同。并且，各磁极齿7a、7b的内径侧的顶端部形成为在周方向朝两侧扩展的伞状。各磁极齿7a、7b通过8个位置的磁极齿连结用的突起16和铁心层叠用的紧固敛缝部15而在模具内自动地连结、层叠。在该情况下，第一铁心5a和第二铁心5b交替地层叠，通过该层叠而构成的定子铁心5被从模具排出。 

在各磁极齿7卷绕有上述的线圈8。线圈8通过将磁线隔着绝缘体直接卷绕于磁极齿7上形成。将该卷绕方式称为集中绕组。该线圈8连接成3相星形接线，产生使转子3旋转的旋转磁场。线圈8的匝数、线径根据所要求的特性（转速、扭矩等）、电压规格、槽6的截面积确定。在本实施方式中，例如，在各磁极齿7分别卷绕100匝左右的线径φ0.5mm左右的磁线。 

此处，对定子铁心的第一铁心5a和第二铁心5b的外周形状进行说明，但在此之前使用图11～图13对构成现有的定子铁心的外周形状进行说明。 

图11是示出现有的密闭型压缩机的电动机的纵剖视图，图12是从上方观察图11的电动机的定子铁心而示出的横剖视图。图13是示出图12的定子铁心的磁极齿的俯视图。 

图11以及图12的电动机1的定子2具备定子铁心5，该定子铁心5通过层叠规定枚数的铁心5c构成，该铁心5c通过将电磁钢板冲裁成规定的形状而成型。如图13所示，在各铁心5c的每个磁极齿7的外周部9分别设置有通过冲裁而成型的4个凸状的固定片9e、9f、9g、9h（除 去切口14的部分）。即，该铁心5c形成为针对每个磁极齿7（相同相位）都具有固定片9e、9f、9g、9h的相同形状。在层叠该相同形状的铁心5c的情况下，如图11以及图12所示，在相同相位，固定片9e、9f、9g、9h在层叠方向上层叠。 

其次，使用图1～图4对本实施方式的第一铁心5a和第二铁心5b的外周形状进行说明。 

如图3所示，在第一铁心5a的每个磁极齿7a的外周部9设置有通过冲裁而成型的2个凸状的固定片9b、9c（除去切口14的部分）。并且，如图4所示，在第二铁心5b的每个磁极齿7b的外周部9设置有通过冲裁而成型的2个凸状的固定片9a、9d（除去切口14的部分）。该磁极齿7b的固定片9a、9d设置于从磁极齿7a的固定片9b、9c在周方向离开的位置。第一铁心5a和第二铁心5b的外周形状彼此不同。 

在交替层叠外周形状不同的第一以及第二铁心5a、5b，并将该定子铁心5通过热压配合固定于密闭容器4的情况下（参照图2），如图1所示，形成为针对每个磁极齿7（相同位相）在周方向配置有固定片9a、9b、9c、9d的状态，且固定片9b、9c和9a、9d在层叠方向上交替层叠。 

如上，在本实施方式中，通过将设置于第一铁心5a的各磁极齿7a的外周部9的固定片9b、9c、和设置于第二铁心5b的各磁极齿7b的外周部9的固定片9a、9d在相同相位层叠，在定子铁心5的外周表面，沿着层叠方向形成有与密闭容器4接触或者不接触的面。由此，能够使定子铁心5的外周表面与密闭容器4的接触面积比图9所示的定子铁心5、专利文献1所记载的定子铁心小。 

通过使定子铁心5的外周表面与密闭容器4的接触面积小，在将定子铁心5固定于密闭容器4的情况下，密闭容器4保持定子铁心5的力降低。因此，例如，能够减少密闭容器4紧固定子铁心5的力，能够缓和在定子铁心5的内部产生的压缩应力。由此，能够抑制因定子铁心5的压缩应力而导致的铁损增加。 

磁通密度越高，铁损的应力劣化越大。如图1所示，在线圈8是卷 绕密度高的集中绕组、且转子3使用了稀土类永磁铁11的电动机1中，由于磁通密度高，因此，通过减小定子铁心5的热压配合时的与密闭容器4的接触面积，在使保持力不变的情况下降低密闭容器4紧固定子铁心5的力，由此所能够达到的对铁损的应力劣化的抑制效果特别大。 

并且，对于定子铁心5，通过减少通过密闭容器4的热压配合产生的进行紧固的力，难以将在定子2产生的振动、噪音传递给密闭容器4，对于振动、噪音的减少也是有效的。 

另外，在本实施方式中，将第一铁心5a和第二铁心5b交替层叠，但代替于此，也可以将由图5所示的磁极齿7c构成的铁心和由图6所示的磁极齿7d构成的铁心交替层叠。 

并且，将第一铁心5a和第二铁心5b交替层叠，但并不限于此，例如如图7所示，也可以按照1枚第一铁心5a、3枚第二铁心5b的顺序层叠。 

并且，也可以交替重复层叠由如图3～图6所示的磁极齿7a、7b、7c、7d分别构成的4种铁心。 

其次，对用于制造上述的定子铁心5的生产设备、模具简单地进行说明。 

通常，在制造定子铁心的情况下，使用高速冲压机，根据模具的构造、所使用的材料宽度、每一个冲程的材料输送长度等条件以150spm～400spm左右的冲裁速度进行冲裁加工。另外，存在在模具中同时冲裁转子铁心和定子铁心的方式、和在不同的模具中冲裁转子铁心和定子铁心的方式。 

在定子铁心5的制造中使用的模具通常采用顺序输送方式（顺序输送模具），从开始冲裁的工序起依次输送电磁钢板，并冲裁磁极齿7、内径部、层叠用的紧固敛缝部15、齿连结用的突起16等，在最终工序成型为规定的产品形状（外形呈环形状的铁心），并自动层叠。在本实施方式中，第一以及第二铁心5a、5b交替层叠。并且，模具形成为一边自动层叠一边分离成规定的铁心高度的构造。 

此处，对本实施方式的顺序输送模具的冲裁方法进行说明。图8示出在模具内的定子铁心5的最终冲裁工序中冲裁出了齿连结铁心时的形状，以如图所示的环形状的形态自动层叠。对于本实施方式的顺序输送模具，由于在第一铁心5a的外周部9成型固定片9b、9c、在第二铁心5b的外周部9成型固定片9a、9d，因此具有多个刀具和多个冲裁工序（固定片成型工序），并具有间歇控制机构，该间隙控制机构通过任意的设定使配置在最终工序前的上述工序的各工序的冲裁有效/无效。 

通过在冲裁工序中应用上述间歇控制机构，能够在最终工序将具有图7所示的磁极齿7a、7b（或者7c、7d）的铁心的组合任意地自动层叠。在本实施方式中，虽然作为例子示出了4个铁心形状，但只要每1枚层叠铁心的外周部9的长度大致同等即可，即便任意地对铁心形状进行变更，对于缓和热压配合后在定子铁心5的内部产生的压缩应力也能得到相同的效果。 

另外，在定子铁心5的制造中，当为了缓和热压配合后在定子铁心5的内部产生的压缩应力而使固定片的形状（外径）在层叠方向整体上变化时，由于压缩应力不均衡，会导致热压配合后的定子铁心5的内径圆度恶化，成为噪音、振动的主要原因。因此，本实施方式的自动层叠的定子铁心5的铁心外径相同、每一层铁心与密闭容器4的固定都大致相同、并且任意地改变外周形状不同的铁心而进行层叠，因此，虽然减少了每一层与密闭容器4的接触面积，但从层叠铁心整体上来看，能够进行与图11以及图12所示的定子铁心5相同的热压配合，且能够避免压缩应力的不均衡。因此，热压配合后的定子铁心5的内径圆度能够维持在与图11以及图12所示的定子铁心5同等的程度，能够抑制噪音、振动恶化。 

并且，为了改善定子铁心5的内径圆度的恶化，存在通过修正冲裁内径的刀具尺寸来加以解决的方法，但在本实施方式中，由于能够维持与图11以及图12所示的定子铁心5同等程度的内径圆度，因此不需要制作新刀具，也能够抑制高额的刀具制作费用。 

因此，通过使用本实施方式的定子铁心5，能够减少密闭容器4紧固定子铁心5的力，能够缓和在定子铁心5的内部产生的压缩应力，能够减小因压缩应力导致的铁损劣化，能够实现应力缓和的定子铁心5的 制作。 

并且，如上述的专利文献1所示，为了层叠外径不同的多个铁心，需要在从以互不相同的外径进行冲裁的多个模具将产品排出后进行组合并层叠。因此，模具的制作费、组装设备、作业费等定子的制造成本增大，并且，由于在后续工序中将不同的铁心彼此组合，因此在各铁心的组合层叠时会产生少许位置偏移。并且，很难使利用不同的多个模具冲裁出的各铁心的内径圆度、形状相同，各铁心的内径圆度、形状的不均衡成为噪音、振动的主要原因。 

因此，在本实施方式中，具有利用一个顺序输送模具在外周部9成型的不同形状的固定片9a～9d的第一以及第二铁心5a、5b的组合层叠存在任意的可能性，此外，由于在同一个顺序输送模具内将第一以及第二铁心5a、5b自动层叠，因此不会发生位置偏移，并且，第一以及第二铁心5a、5b的内径圆度、形状稳定，因此能够进行高精度的层叠，并且能够实现抑制了制造成本、能够缓和应力的定子铁心5的制作。 

另外，在本实施方式中，对通过热压配合将定子铁心5固定于密闭容器4的例子进行了说明，此外，也可以是通过冷缩配合（对定子2进行冷却的方法）、或者压入等方法将定子铁心5固定于密闭容器4的情况。 

在本实施方式中，作为密闭型压缩机的电动机1，以无刷DC马达为例进行了说明，但也可以应用于在密闭型压缩机以外使用的感应电动机等不使用永磁铁的旋转机。该旋转机在壳体内由在实施方式中叙述的定子2、设置于该定子2的中空空间内的转子3、隔着绝缘体卷绕于定子2的定子铁心5的各磁极齿7的线圈8构成。在该情况下，也能够获得与实施方式相同的效果。 

对于制造定子铁心5时使用的顺序输送模具，以定子铁心5是齿连结铁心的情况进行了说明，但并不限于此，也能够应用于能够同时冲裁转子3的铁心以及定子铁心5的模具。 

并且，在仅冲裁定子铁心的模具中，除了冲裁成图8所示的通常的环形状的方式之外，也能应用于采用以下方式的模具中：如图9所示的 将磁极齿7配置成直线状的方式、或者如图10所示的将任意数量的磁极齿7配置成圆弧状并在后续工序中组装、接合的方式。 

此外，在本实施方式中，对定子铁心5是齿连结铁心的情况进行了说明，但即便定子铁心5是未设置齿连结用的突起16的齿分割铁心、或由一体形状铁心构成的情况下，只要电磁钢板的层叠的方法相同，就能够得到同样的效果。 

Claims (6)

1.一种定子，其特征在于，

所述定子具备定子铁心，所述定子铁心通过对铁心进行层叠而构成，所述铁心通过在周方向配置磁极齿而形成，

所述磁极齿在周方向的外周部具有固定于壳体的多个固定片，

在层叠方向上层叠有所述固定片的位置互不相同的两种以上的所述磁极齿。

2.一种密闭型压缩机，其特征在于，

所述密闭型压缩机具备：

作为所述壳体设置的密闭容器；以及

设置于所述密闭容器内，对制冷剂进行压缩的压缩机构部以及驱动该压缩机构部的电动机，

所述电动机使用了权利要求1所述的定子。

3.根据权利要求2所述的密闭型压缩机，其特征在于，

所述电动机使用具备具有永磁铁的转子的永磁铁型马达。

4.根据权利要求3所述的密闭型压缩机，其特征在于，

所述永磁铁使用稀土类永磁铁。

5.根据权利要求2或3所述的密闭型压缩机，其特征在于，

在所述定子铁心的各磁极齿隔着绝缘体卷绕有线圈。

6.一种旋转机，其特征在于，

在壳体内具备：权利要求1所述的定子；转子，该转子设置于所述定子的中空空间内；以及线圈，该线圈隔着绝缘体卷绕于所述定子的定子铁心的各磁极齿。