電動機的定子及電動的制造方法
電動機的定子及電動的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種電動機的定子以及具備該定子的電動機，該電動機的定子能夠降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機。電動機的定子具備將多個板狀體（130）層疊而形成的定子鐵芯（13），定子鐵芯（13）具有：筒狀的磁軛（11）以及齒部（12），該齒部（12）具有延伸部（123）和寬部（122），該延伸部（123）從磁軛（11）向該磁軛的徑向內側延伸，該寬部（122）形成為在該延伸部（123）的頂端沿周向拓寬；延伸部（123）具有恒寬部（124）、窄部（121）以及壓緊部（125），該恒寬部（124）以周向上的寬度不變的方式沿徑向呈直線狀延伸，該窄部（121）在周向上的寬度比恒寬部（124）在周向上的寬度小，該壓緊部（125）用于將多個板狀體彼此固定，壓緊部（125）設置于恒寬部（124）。
【專利說明】電動機的定子及電動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動機的定子及安裝了該定子的電動機。
【背景技術】
[0002]在用于空調設備的壓縮機等的無刷電動機(brushless motor) (IPM電動機)等電動機中，作為用于進行變速驅動的方法，已知使用根據規定的載波(carrier)頻率來改變脈沖(pulse)波的占空比(duty ratio)從而進行調制的PWM驅動方式。在PWM驅動方式中，為了得到在電動機中流動的電流波形而利用具有比該電流波形高的頻率的載波頻率來進行調制，因此，PWM中的載波頻率的高次諧波成分會與電流波形重疊。
[0003]在此，電動機的損耗被分為表示將鐵芯磁化時的損耗的鐵損以及表示勵磁時繞組(coil)的電阻所導致的損耗的銅損。其中的鐵損是由鐵芯的磁特性所引起的磁滯損耗(hysteresis loss)與鐵芯內的電磁感應所導致的潤流損耗相加而成的,無論是磁滯損耗還是渦流損耗，都是用于使電動機旋轉的交變磁通(交變電流)的頻率越高，損耗的比率越大，這是已知的。因而，當載波頻率的高次諧波成分與在電動機中流動的交變電流重疊時，由于該高次諧波成分的電流而產生了高次諧波磁通，因此，造成了鐵損增大的結果。特別是PWM驅動中的載波頻率與無刷電動機的小型化和高輸出化相應地有變高的趨勢，這種鐵損的增大所導致的效率惡化愈發成為問題。
[0004]針對這種問題，已知有如下結構:為了抑制由于進行PWM驅動而產生的高次諧波磁通，在定子的磁軛(yoke)的局部處設置與其它部位相比應力不同的應力變化部位(例如參照專利文獻I)。具體地說，例如在磁軛的外周面和內周面的局部處設置切口部、鉚接部等，通過熱套配合等將定子固定于機殼內，由此，在該切口部、鉚接部等處使壓縮應力增加。
[0005]專利文獻1:日本特開2010 - 158095號公報
【發明內容】
_6] 發明要解決的問題
[0007]圖15是表示對以往的定子中的應力分布進行分析所得的結果的圖。在圖15中，以如下方式表示:顏色越深(色調越暗)，所施加的應力越大。如圖15所示可知，在如專利文獻I那樣的以往的定子中，通過熱套配合等將定子固定于機殼內，由此，在與其內側的齒部(teeth)相比壓縮應力高的磁軛的局部處，由于應力變化部位而施加有更高的應力。
[0008]然而，指出了以下的問題:在通過熱套配合將定子固定于機殼內時，當磁軛內的應力增加時，無論交變磁通的頻率如何鐵損都顯著變大(例如參照佐藤光彥、金子清一、富田睦雄、道木慎二、大熊繁《利用了電工鋼板的物理特性來減少由于熱套配合配合所引起的損失的定子形狀的改進(焼嵌A tc J: 3損失&低減UhM電磁鋼板Θ特性&用P t固定子形狀O改善)》日本電氣學會論文志D (IEEJ Trans.1A, Vol.127，N0.1,2007pp.60 —68))。因而，當通過構成為如專利文獻I那樣的結構來提高磁軛處的壓縮應力時，存在以下擔憂:即使能夠局部地抑制高次諧波磁通，整體的鐵損卻反而會增加。[0009]此外，作為定子的構成要素的定子鐵芯是將多個板狀體(電磁鋼板)層疊而形成的。而且，由于將該多個板狀體固定成一體，因此，在由多個板狀體所形成的定子鐵芯，形成通過使多個板狀體的局部變形而將多個板狀體進行相當程度固定的壓緊部(日文:々7 >7°部)。在如此形成于定子鐵芯的壓緊部中，存在由變形引發的殘留應力，因此，導致磁特性降低。因此，需要以不易使電動機特性發生降低的方式配置壓緊部。
[0010]本發明用于解決這種以往的問題，其目的在于提供一種電動機的定子以及具備該定子的電動機，該電動機的定子能夠降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機。
[0011]用于解決問題的方案
[0012]本發明的一技術方案所涉及的電動機的定子具備將多個板狀體層疊而形成的定子鐵芯，上述定子鐵芯具有:筒狀的磁軛以及齒部，該齒部具有延伸部和寬部，該延伸部從上述磁軛向該磁軛的徑向(以下簡稱為徑向)內側延伸，該寬部形成為在該延伸部的頂端沿上述磁軛的周向(以下簡稱為周向)拓寬；上述延伸部具有恒寬部、窄部以及壓緊部，該恒寬部以周向上的寬度不變的方式沿徑向呈直線狀延伸，該窄部在周向上的寬度比上述恒寬部在周向上的寬度小，該壓緊部用于將多個板狀體彼此固定，上述壓緊部設置于上述恒寬部。
[0013]采用上述結構,齒部的局部處設置有周向上的寬度比恒寬部小的窄部，因此,在該窄部處穿過齒部的磁通密度變高而產生局部磁飽和，高次諧波磁通被過濾(filtering)。此時，齒部的窄部處沒有產生應力，因此，也能夠防止由于作用于定子的壓縮應力增加而導致鐵損增加的情況。而且，通過在定子之中磁通密度相對較高的齒部處設置窄部，能夠有效地僅將高次諧波磁通過濾而去除。并且，用于將構成定子鐵芯的多個板狀體彼此固定的壓緊部避開窄部而設置于恒寬部。本發明的
【發明者】們經過潛心研究后發現，在定子的齒部的局部設置有窄部的情況下，通過將用于固定多個板狀體的壓緊部的位置設定在恒寬部，能夠防止轉矩常數的降低。推想這是由于將壓緊部設置于恒寬部，而防止了由將壓緊部設置于具有窄部的延伸部而導致的銅損的增加的情況。因此，通過將窄部設置于定子鐵芯的延伸部并且在恒寬部形成壓緊部，能夠降低電動機產生的損耗而得到高效率的電動機。
[0014]上述壓緊部也可以設置為在徑向上靠近上述窄部這一側的端部位于上述窄部和上述恒寬部的交界附近。由此，壓緊部設置于窄部的外部且是恒寬部的最靠近窄部的位置，因此，能夠防止鐵損的增加并將轉矩常數的降低抑制到最小。
[0015]也可以是，上述壓緊部的周向上的寬度為上述恒寬部的周向上的寬度的一半以下。由此，能夠更有效地減少由于形成了壓緊部而產生的殘留應力對穿過延伸部內的主磁通造成的影響。
[0016]也可以是上述窄部設置于上述延伸部的基端部，上述恒寬部自上述窄部的頂端向徑向內側延伸。由此，在相鄰的齒部之間經由磁軛交鏈的高次諧波磁通被過濾，因此，能夠有效地抑制高次諧波磁通。
[0017]也可以是上述窄部的周向兩側在與上述磁軛的中心軸線垂直的剖視狀態下具有圓弧形狀。由此，窄部處的磁通的流動變得緩和，窄部與其它部位的連接位置處的磁矢量(vector)的變化量降低，因此，能夠抑制鐵損的增加。
[0018]上述窄部的周向上的寬度的最小值dl與上述恒寬部的周向上的寬度d2之比也可以為0.70〈dl/d2〈0.98。通過設為這種比率，能夠更有效地抑制高次諧波磁通。
[0019]另外，本發明的另一技術方案的電動機具備上述結構的電動機的定子。由此，在相同尺寸的電動機中，能夠在不降低轉矩常數(torque constant)的情況下降低損耗從而得到高效率的電動機。
[0020]參照附圖，根據以下的優選實施方式的詳細說明來明確本發明的上述目的、其它目的、特征以及優點。
[0021]發明的效果
[0022]本發明構成為以上所說明的結構，起到能夠降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機這樣的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是表示具備本發明的一實施方式所涉及的電動機的轉子的電動機的截面構造例的剖視圖。
[0024]圖2是表示圖1所示的電動機的定子的截面構造的局部放大圖。
[0025]圖3是表示圖1所示的電動機的定子中的齒部附近的局部的磁通流動的說明圖。
[0026]圖4是表示使圖1所示的定子中的齒部的窄部的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl發生了變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。
[0027]圖5是表示使圖1所示的定子中的齒部的窄部的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl發生了變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。
[0028]圖6A是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。
[0029]圖6B是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。
[0030]圖6C是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。
[0031]圖6D是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。
[0032]圖7是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。
[0033]圖8是表示圖7所示的曲線圖中壓緊部的相對于延伸部的徑向位置的示意圖。
[0034]圖9是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。
[0035]圖10是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于齒部寬度的周向上的寬度變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。
[0036]圖11是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。
[0037]圖12A是表示本發明的第一實施方式的變形例中的定子的截面構造例的局部放大圖。
[0038]圖12B是表示本發明的第一實施方式的變形例中的定子的截面構造例的局部放大圖。
[0039]圖13是將本發明的實施例1中的定子的鐵損和轉矩常數的分析值與比較例進行對比而示出的曲線圖。
[0040]圖14是按頻率示出本發明的實施例1中的定子的鐵損的分析值的曲線圖。
[0041]圖15是表示對以往的定子中的應力分布進行分析所得的結果的圖。【具體實施方式】
[0042]下面，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施方式。此外，下面對所有附圖中相同或者相當的要素標注相同的參照標記，省略其重復說明。
[0043]圖1是表示具備本發明的一實施方式所涉及的電動機的轉子的電動機的截面構造例的剖視圖。另外，下面，例示了電動機是無刷電動機的結構，但是電動機并不限定于此。如圖1所示，本實施方式所涉及的無刷電動機(以下簡稱為電動機)具有通過熱套配合等安裝于外框10的內壁面的筒狀的定子I以及以能夠相對于定子I進行相對旋轉的方式被保持在定子I的內側的筒狀的轉子2。轉子2的中心處設置有轉軸孔3，在使轉軸(未圖示)貫穿該轉軸孔3的狀態下將轉子2與轉軸固定。
[0044]定子I具有:定子鐵芯13，其具有形成為筒狀的磁軛11和多個(在本實施方式中為18個)齒部12，該齒部12從磁軛11的內壁面向徑向內側延伸；以及繞組14，其纏繞在各個齒部12上。定子鐵芯13是將多個板狀體(后述)層疊而形成的。齒部12與繞組14之間設置有將兩者電絕緣的絕緣構件15 (參照后述的圖2)。另外，轉子2具有筒狀的轉子鐵芯21以及板狀的永磁體22，該永磁體22形成為埋入于空孔中，該空孔在轉子鐵芯21的內部沿轉子2的周向形成有多個(在本實施方式中為6個)。另外，在本實施方式中，例示了利用跨越多個齒部12地纏繞繞組線的分布繞組而形成的繞組14，但是本發明并不限于此。例如能夠采用波形繞組或者將繞組線纏繞在I個齒部12上的集中繞組等各種纏繞方法。
[0045]在這樣構成的電動機中，使交變電流流過定子I的繞組14以產生旋轉磁通，由此，將轉軸的中心軸線作為旋轉軸C而使轉軸及轉子2相對于定子I繞旋轉軸C旋轉。
[0046]圖2是表示圖1所示的電動機的定子的截面構造的局部放大圖。在圖2中，省略了繞組14和絕緣構件15的一部分圖示。如圖2所示，齒部12的局部處設置有比其它部位窄的窄部121。更具體地說，齒部12具有延伸部123和寬部122，該延伸部123從磁軛11向該磁軛11的徑向(以下簡稱為徑向)內側延伸，該寬部122形成為在該延伸部123的頂端沿磁軛11的周向(以下簡稱為周向)拓寬，延伸部123形成為周向上的寬度比寬部122的周向上的寬度小。延伸部123被稱為所謂的磁極部，寬部122是被稱為所謂的磁極頂端部的部分。并且，延伸部123具有恒寬部124和窄部121，該恒寬部124以其周向上的寬度恒定的方式沿徑向呈直線狀延伸，該窄部121的周向上的寬度dl比恒寬部124的周向上的寬度d2窄。即，從旋轉軸C的方向觀察，延伸部123具有局部縮頸的形狀。由此，窄部121形成為在延伸部123的局部處周向上的寬度比該延伸部123的其它部位的周向上的寬度小(與徑向垂直的截面的面積比恒寬部124小)。
[0047]接著，說明在如上述那樣構成的定子I中設置窄部121的效果。圖3是表示圖1所示的電動機的定子中的齒部附近的局部的磁通流動的說明圖。在圖3中，利用箭頭示出了暫時性的磁通流動。為了容易理解，在圖3中，省略了后述壓緊部125的圖示，在后述的關于圖3?圖5的說明中忽略壓緊部125的影響。此外，省略了圖3中的繞組14和絕緣構件15的圖示。如圖3所示，來自轉子2的磁通從齒部12的寬部122進入齒部12內，穿過齒部12的延伸部123進入磁軛11。流向齒部12的磁通是交變磁通，因此，磁通也同樣能夠向圖3的箭頭的相反方向流動(在從磁軛11穿過齒部12向轉子2去的朝向上也能夠產生磁通)。
[0048]在此，在本實施方式中，齒部12的局部處設置有比該齒部12的其它部位窄的窄部121，因此，在該窄部121處穿過齒部12的磁通密度變高而產生局部磁飽和，高次諧波磁通被過濾。更詳細地說，在穿過齒部12的交變磁通(主磁通)達到極大值時，與該交變磁通重疊的高次諧波成分被去除。因此，優選的是，與窄部121的徑向(交變磁通流動的朝向)垂直的截面積為能夠在交變磁通的極大值時盡可能使所有主磁通穿過的大小。
[0049]另外，如以往結構中的圖15中也示出的那樣，齒部12處沒有產生熱套配合等所導致的應力，因此，即使在齒部12處設置窄部121，作用于定子I的應力也不會增加。因而，也能夠防止由于作用于定子I的壓縮應力增加而導致鐵損增加的情況。而且，通過在定子I之中磁通密度相對較高的齒部12處設置窄部121，能夠有效地僅將高次諧波磁通過濾而去除。由此，通過在去除穿過齒部12內的交變磁通的高次諧波成分來降低鐵損的同時使主磁通穿過，能夠防止轉矩常數降低。由此，能夠抑制由于電流的增加所導致的銅損的增加，因此，能夠防止電動機的效率降低。因而，能夠降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機。
[0050]另外，由于設置有寬部122，從而能在該寬部122處降低來自轉子2的磁通流向定子I時的漏磁通，并且在此基礎上，還能在狹窄的窄部121處將高次諧波磁通過濾。因而，能夠在不降低電動機的轉矩常數的情況下有效地抑制高次諧波磁通。并且，通過利用恒寬部124形成延伸部123中的窄部121以外的部位，從而能夠在恒寬部124處緩和交變磁通的磁飽和，并且在周向上的寬度比該恒寬部124的周向上的寬度小的窄部121處有效地抑制高次諧波磁通。
[0051]更詳細地說明本實施方式中的窄部121。如圖2所示，窄部121設置于延伸部123的基端部(接近磁軛11的部分)，恒寬部124從窄部121的頂端向徑向內側延伸。由此，在相鄰的齒部12之間經由磁軛11交鏈的高次諧波磁通被過濾，因此，能夠有效地抑制高次諧波磁通。
[0052]并且，窄部121的周向兩側在與磁軛11的中心軸線垂直的剖視狀態下具有圓弧形狀。即，以如下方式形成:隨著從窄部121的基端部(接近磁軛11的部分)向頂端去，齒部12的周向上的寬度逐漸變小，在達到周向上最小的寬度dl之后，隨著進一步向頂端去，齒部12的周向上的寬度以接近d2的方式逐漸變大。由于在齒部12形成有這樣的縮頸部，窄部121中的磁通流動變得緩和，窄部121與其它部位(恒寬部124或者磁軛11)的連接位置處的磁矢量的變化量降低，因此，能夠抑制窄部121處鐵損的增加。
[0053]在此，優選的是，窄部121的周向上的寬度的最小值dl與恒寬部124的周向上的寬度d2之比為0.70〈dl/d2〈0.98。圖4是表示使圖1所示的定子中的齒部的窄部的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl發生了變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。在圖4中，分別示出了將不存在窄部的情況下(從延伸部的基端到頂端為止周向上的寬度恒定的情況下)的鐵損和轉矩常數設為I時的鐵損和轉矩常數的減少率。并且，圖5是表示使圖1所示的定子中的齒部的窄部的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl發生了變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。圖5中的電動機效率表示電動機效率的以不存在窄部的情況下(從延伸部的基端到頂端為止周向上的寬度恒定的情況下)的電動機效率為基準的提高量。在圖4和圖5中，將使窄部121的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl而言從0.7dl (70%)變化到了 0.98dl(98%)時的分析值做成了曲線圖。[0054]電動機效率Π以電動機輸出Pout與電動機輸入Pin之比Pout/Pin來表示，電動機輸出Pout是從電動機輸入Pin中減去電動機損耗P1ss所得的值，因此，電動機效率Π表示為n=(Pin-Ploss)/Pin。并且，電動機損耗Ploss為鐵損Wf與銅損Wc之和(Wf+Wc)，銅損Wc使用電動機電流I和繞組14的繞組線電阻R以Wc=I2.R來表示。在此，電動機的轉矩τ使用轉矩常數Κτ表示為τ=Κτ.Ι,因此，電動機電流I以τ/Κτ來表示。因而，電動機效率η表示為n=l- (Wf+ ( τ/Κτ)2.ΙΟ/Ρ?η。由此，可以說當鐵損Wf降低、轉矩常數k;變大時電動機效率η變高。
[0055]如圖4所示，在窄部121的周向上的寬度的最小值d2為恒寬部124的周向上的寬度dl的98%以上的情況下(0.98 ( dl/d2 ( 1.0的情況下)，沒有產生鐵損降低的效果，但是在小于98%的情況下，產生了鐵損降低的效果。在此，在窄部121的周向上的寬度的最小值d2小于恒寬部124的周向上的寬度dl的98%的情況下，相對于恒寬部124的周向上的寬度dl而言窄部121的周向上的寬度的最小值d2越小，鐵損越低，但同時轉矩常數也越低。在此，如圖5所示，當考慮電動機效率時，在窄部121的周向上的寬度的最小值d2為恒寬部124的周向上的寬度dl的70%以下的情況下，雖然鐵損降低但是轉矩常數也降得過低(即銅損增加)，電動機效率未得到改善(電動機效率的提高量為O)。
[0056]因而，通過將窄部121的周向上的寬度的最小值dl與恒寬部124的周向上的寬度d2之比設為0.70〈dl/d2〈0.98，在相同尺寸的電動機中，能夠在不降低轉矩常數的情況下降低鐵損從而得到高效率的電動機。尤其是在窄部121的周向上的寬度的最小值dl與恒寬部124的周向上的寬度d2之比處于0.80〈dl/d2〈0.96的范圍內時，電動機效率的提高量變大，因此，通過將dl/d2之比設為該范圍，能夠進一步提高電動機效率。
[0057]在本實施方式中，如上所述，定子鐵芯13是由多個板狀體(后述)層疊起來而形成的。因此，如圖1和圖2所示，在延伸部123的恒寬部124形成有用于將多個板狀體彼此固定的壓緊部125。
[0058]壓緊部125由設于彼此層疊的多個板狀體的各板狀體的局部的彎曲部(以下稱為局部彎曲部)構成,發揮通過使設于各板狀體的局部彎曲部彼此嵌合來將多個彼此層疊的板狀體固定的機能。因此，該局部彎曲部的形態沒有特別限定，只要是形成為能在多個板狀體彼此層疊的狀態下進行嵌合即可。此外，局部彎曲部的形成可以應用公知的加工方法，局部彎曲部的形成方法并未特別限定。
[0059]壓緊部125例如如下所示，在層疊有多個板狀體130 (參照圖6)的狀態下對恒寬部124進行沖壓加工而形成。另外，對于圖1和圖2等所示的壓緊部125，為了便于圖示，與恒寬部124的大小的比與實際不同，本發明不受圖示的比例的限定。
[0060]在這里，說明本實施方式的定子鐵芯13的制造方法的一例。圖6A~圖6D是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。圖6A是表示在板狀體的壓緊部形成位置刻上了痕跡的狀態的局部放大俯視圖，圖6B是自圖6A的B — B方向觀察層疊有多個板狀體的狀態而得到的剖面圖，圖6C是自圖6A的B — B方向觀察對層疊有多個板狀體進行了沖壓后的狀態而得到的剖面圖，圖6D是表示利用沖壓使多個板狀體彼此固定在一起的狀態(形成了定子鐵芯的狀態)的局部放大俯視圖。
[0061]在預先將多個板狀體130層疊后，在恒寬部124的位置的局部設定好將要形成壓緊部125的區域125a。在本實施方式中，如圖6A所示，區域125a是由一對第I邊125b和一對第2邊125c來定義的，一對第I邊125b沿恒寬部124的延伸方向(徑向)延伸，限定了壓緊部125的周向上的寬度，一對第2邊125c與第I邊125b正交，限定了壓緊部125的徑向上的長度。即，區域125a具有由一對第I邊125b和一對第2邊125c所劃分出的矩形的區域。由此，所形成的壓緊部125具有正方形形狀或者是第I邊125b比第2邊125c長的長方形形狀。
[0062]首先，在圖6A所示的工序中，利用沖切將多個電磁鋼板等的板狀體130分別切成定子鐵芯13的形狀(具有磁軛11和齒部12的形狀)。此時，在作為該區域125a的局部的一對第I邊125b刻上貫穿(日文:貫通)板狀體130這樣的痕跡。
[0063]接著，在圖6B所示的工序中，層疊多個在圖6A所示的工序中形成的板狀體130。此時，以將要形成壓緊部125的區域125a的位置在多個板狀體130間一致的方式進行定位。
[0064]進而，在圖6C所示的工序中，在層疊有多個板狀體130的狀態下，利用凸型的沖壓機150自多個板狀體130層疊后的表面進行沖壓，使區域125a變形。在本實施方式中，以多個板狀體130的一對第2邊125c以及區域125a內的與第2邊125c平行的第3邊125d為界線進行彎折，以一個板狀體130的局部咬入與該一個板狀體130相接觸的另一個板狀體130的方式來實現彎曲咬合。由此，多個板狀體130彼此固定在一起。另外，在這里，壓緊部125形成為將壓緊部125的兩側與板狀體中的壓緊部125的四周部分切斷并以具有直線狀的折痕的方式彎折的形態。
[0065]這樣一來，如圖6D所示，在定子鐵芯13的延伸部123的恒寬部124，形成有中央部相對于徑向的基端部和頂端部凹陷的壓緊部125。在如此形成于定子鐵芯13的壓緊部125中，存在由變形產生的殘留應力，因此，導致磁特性降低。因此，需要以不易使電動機特性發生降低的方式配置壓緊部125。
[0066]本發明的
【發明者】們經過潛心研究后發現，在定子I的齒部12的局部設置有窄部121的情況下，通過將用于固定多個板狀體130的壓緊部125的位置設定在恒寬部124，能夠防止轉矩常數的降低。推想這是由于將壓緊部125設置于恒寬部124，而防止了在具有窄部121的延伸部123形成有壓緊部125時銅損增加的情況。具體而言，與壓緊部125形成于窄部121的情況相比，在壓緊部125形成于恒寬部124的情況下，通過齒部12的主磁通增大。如上所述，通過設置窄部121能夠防止電動機輸出的降低并且降低鐵損，同時通過在恒寬部124形成壓緊部125能夠防止通過齒部12的主磁通的降低從而能夠減少銅損。因此，通過在定子鐵芯13的延伸部123設置窄部121并且在恒寬部124形成壓緊部125，能夠降低電動機產生的損耗而得到高效率的電動機。
[0067]在這里，從電動機效率的角度考慮，優選壓緊部125在徑向上的位置是壓緊部125的靠近窄部121這一側的端部位于距離窄部121和恒寬部124的交界附近較近的位置。
[0068]圖7是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。另外，圖8是表示圖7所示的曲線圖中壓緊部的相對于延伸部的徑向位置的示意圖。在圖7中，將壓緊部125的靠近窄部121這一側的端部位于窄部121和恒寬部124的交界線L2的附近的情況下時(位于圖8中的位置P4的情況下)的鐵損和轉矩常數設為100%，分別示出使壓緊部125的徑向位置變化時的鐵損和轉矩常數的增加率。另外，在圖7中，作為壓緊部125的相對于窄部121的位置的徑向位置，表示為將自定子的中心到窄部121和恒寬部124的交界線L2的距離為I時壓緊部125的內徑側(遠離窄部121那一側)的端部的相對位置。
[0069]此外，圖9是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。圖9中的電動機效率表示電動機效率的以壓緊部125的靠近窄部121這一側的端部(圖6 (d)所示的徑向外側的第2邊125c)位于窄部121和恒寬部124的交界線L2的附近的情況下(位于圖8中的位置P4的情況下)的電動機效率為基準的提高量。在圖7和圖9中，將使相同大小和相同形狀的壓緊部125的靠近窄部121這一側的端部自恒寬部124和寬部122的交界線LI的附近變化至窄部121和恒寬部124的交界線L2的附近時的各位置Pl?P4的分析值做成了曲線圖。
[0070]如圖7所示，隨著壓緊部125的徑向位置遠離窄部121，在恒寬部122和窄部121之間供主磁通通過的截面積變大(銅損減少)，轉矩常數增加。但是，鐵損增加的比例在轉矩常數的增加的比例以上。在這里，如圖9所示，從電動機效率的角度考慮，隨著壓緊部125遠離窄部121，電動機效率降低，當越過低幅部124和寬部122的交界線LI向寬部122側設置壓緊部125時，轉矩常數的降低變得顯著(即銅損的增加率變大)，電動機效率大幅下降。
[0071]如上，通過在恒寬部124形成壓緊部125，能夠降低電動機產生的損耗而得到高效率的電動機。而且，通過將壓緊部125設置于窄部121的外部且是恒寬部124的最靠近窄部121的位置，能夠防止鐵損的增加并將轉矩常數的降低抑制到最小。尤其是，對于具有關系到電動機效率的銅損的貢獻率高于關系到電動機效率的鐵損的貢獻率的特性的電動機，通過將壓緊部125的徑向位置設定在上述范圍內，能夠有效地防止電動機效率的降低。
[0072]另外，從電動機效率的角度考慮，優選壓緊部125的周向上的寬度為恒寬部124的周向上的寬度的一半以下。
[0073]圖10是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于齒部寬度的周向上的寬度變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。另外，圖11是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。在圖10中，將壓緊部125的周向上的寬度d3 (參照圖8)的相對于齒部寬度即恒寬部124的周向上的寬度d2(參照圖8)的比為0.23的情況下的鐵損和轉矩常數設為100%，分別示出當使壓緊部125的周向上的寬度變化時的鐵損和轉矩常數的減小率。另外，在圖11中的電動機效率表示電動機效率的以在壓緊部125的周向上的寬度d3相對于齒部寬度即恒寬部124的周向上的寬度d2的比為0.23的情況下的電動機效率為基準的減小量。另外，對于圖10和圖11的壓緊部125的徑向位置而言，在圖10和圖11中，將徑向長度相同的壓緊部125的周向上的寬度d3逐漸變大時的分析值做成了曲線圖。
[0074]如圖10所示，隨著壓緊部125的周向上的寬度d3相對于恒寬部124的周向上的寬度d2變大，供主磁通通過恒寬部124的截面積減小，因此，轉矩常數減小，其結果銅損增加。另一方面，隨著壓緊部125的周向上的寬度d3相對于恒寬部124的周向上的寬度d2變大，鐵損減少。在圖10中，轉矩常數的減少率和鐵損的減少率顯示出大致相同的變化。在電動機輸出相同轉矩的情況下，當轉矩常數減少時，要增加所需的電流。即，在電動機輸出相同轉矩的情況下，轉矩常數與電流呈反比例的關系。由此，轉矩常數的降低和電流的增加意義相同。如上所述，銅損與電流的平方成比例，因此，轉矩常數的降低意味著銅損的大幅度增力口。因此，從圖10所示的曲線圖可知，銅損的增大率與鐵損的減小率相比變得非常大。SP，隨著壓緊部125的周向上的寬度d3變大，對穿過恒寬部124的主磁通的影響變大，銅損的增加變得更加顯著。因此，如圖11所示，對于電動機效率而言，隨著壓緊部125的周向上的寬度d3的變大，電動機效率降低。當壓緊部125的周向上的寬度d3達到恒寬部124的周向上的寬度d2的一半以上時，電動機效率變差1.0%以上。
[0075]因此，通過將壓緊部125的周向上的寬度d3設為恒寬部124的周向上的寬度d2的一半以下，能夠更有效地減少由于形成壓緊部125而產生的殘留應力對通過延伸部123內的主磁通造成的影響。尤其是，對于具有關系到電動機效率的銅損的貢獻率高于關系到電動機效率的鐵損的貢獻率的特性的電動機，通過將壓緊部125的周向上的寬度設定在上述范圍內，能夠有效地防止電動機效率的降低。
[0076]另外，在本實施方式中，窄部121設置于齒部12的延伸部123的基端側，但是并不限于此。圖12A和圖12B是表示本發明的第一實施方式的變形例中的定子的截面構造例的局部放大圖。在圖12A和圖12B中，省略了繞組14和絕緣構件15的圖示。
[0077]在圖12A和圖12B所示的變形例中，窄部121a設置于齒部12a的延伸部123a的頂端側(遠離磁軛11的一側)。具體地說，在圖12A所示的變形例中，延伸部123a具有從磁軛11向徑向內側延伸的恒寬部124a以及設置于恒寬部124a與頂端的寬部122之間的窄部 121a。
[0078]另外，在圖12B所示的變形例中，延伸部123b的窄部121b的周向兩側在與磁軛11的中心軸線垂直的剖視狀態下具有有棱角的形狀。在本例中，窄部121b與圖12A同樣地設置在齒部12b的延伸部123b的頂端側，而在圖2所示那樣的窄部121比恒寬部124靠基端側設置的例子中也能夠應用如本例這樣的窄部121b的形狀。
[0079]采用如上所說明的各種變形例，也能夠起到與上述實施方式相同的效果。
[0080]實施例1
[0081]下面，示出通過分析而求出在定子I的齒部12中設置有如上述實施方式所說明的那樣的窄部121的定子(實施例1)的鐵損和轉矩常數以及在齒部中未設置窄部的定子(t匕較例1、2)的鐵損和轉矩常數的結果。作為比較例，在具有由沿磁軛的徑向延伸的恒寬部以及比恒寬部寬的頂端部構成的齒部的定子中，使用了該恒寬部的周向上的寬度為dl的定子(比較例I)以及該恒寬部的周向上的寬度為0.93dl的定子(比較例2)，其中，該寬度dl與上述圖4所涉及的說明中示出的寬度相同。作為實施例1，使用了將恒寬部124的周向上的寬度設為上述dl、將窄部121的周向上的寬度設為0.93dl的定子I。定子的其它結構(齒部的數量、磁軛的寬度等)在實施例1與比較例1、2中設為相同。另外，忽略本實施例中的壓緊部125的影響。
[0082]圖13是將本發明的實施例1中的定子的鐵損和轉矩常數的分析值與比較例進行對比而示出的曲線圖。在圖13中，分別示出了將比較例I中的鐵損和轉矩常數設為I時的比較例2和實施例1中的鐵損和轉矩常數的減少率。
[0083]如圖13所示，在比較例2中，相對于比較例I而言，鐵損降低了 6%，可知通過縮小齒部的周向上的寬度也能夠使鐵損降低。然而，在這種情況下，轉矩常數降低了將近4%之多，結果無法提高電動機效率。
[0084]與此相對，在實施例1中，如圖13所示，相對于比較例I而言，結果是:將轉矩常數的降低抑制在1%左右的同時使鐵損降低4%之多。因而，表明了通過在齒部12中設置窄部121，能夠實現可在防止電動機輸出的降低的同時降低鐵損的高效率的電動機。[0085]并且，對在實施例1的鐵損中相對于比較例I所降低的鐵損是高次諧波成分(高次諧波磁通)的鐵損還是基本波成分(主磁通)的鐵損進行了分析，并對兩者的比例進行了驗證。圖14是按頻率示出本發明的實施例1中的定子的鐵損的分析值的曲線圖。在圖14中，分別示出了將比較例I中的基本波成分的鐵損和高次諧波成分中的鐵損分別設為I時的實施例I中的基本波成分的鐵損的減少率和高次諧波成分的鐵損的減少率。
[0086]如圖14所示，結果是:在實施例1中，相對于比較例I而言哪一個頻率成分下鐵損都減少了，但是基本波成分的鐵損的減少率僅有2%左右，與此相對，聞次諧波成分中的鐵損的減少率大到7%。因而，表明了通過在齒部12中設置窄部121，能夠在維持主磁通的同時有效地抑制高次諧波磁通的鐵損。
[0087]以上，說明了本發明的實施方式，但是本發明并不限定于上述實施方式，能夠在不脫離其主旨的范圍內進行各種改進、變更、修正。
[0088]例如，在上述實施方式中，在齒部12中的磁軛11周向兩側形成窄部121，但是本發明并不限于此，例如也可以僅在齒部12中的磁軛11周向單側形成窄部。
[0089]此外，在上述實施方式中，在構成定子I的所有齒部12中形成有窄部121，但是本發明并不限于此，也可以在多個齒部12中的幾個齒部12中形成窄部。另外，齒部12的數量、齒部12的其它形狀以及磁軛11的形狀等能夠適當地設定。
[0090]此外，在上述實施方式中，在構成定子I的所有齒部12中形成有壓緊部125，但是本發明并不限于此，也可以在多個齒部12中的幾個齒部12中形成壓緊部125。而且，也可以在I個齒部12中設置多個壓緊部125。另外，壓緊部125的形狀、大小能夠適當地設定。
[0091]根據上述說明，對本領域技術人員來說，本發明的許多改進和其它實施方式是顯而易見的。因而，上述說明應解釋為只是例示，是以向本領域技術人員說明執行本發明的優選方式為目的而提供的。能夠在不脫離本發明的思想的情況下實質性地改變其結構和/或功能的詳細內容。
[0092]產業h的可利用件
[0093]本發明的電動機的定子以及具備該定子的電動機對于降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機是有幫助的。
[0094]附圖標記說明
[0095]I 定子
[0096]2 轉子
[0097]3轉軸孔
[0098]10 外框
[0099]12、12a、12b 齒部
[0100]13定子鐵芯
[0101]14 繞組
[0102]15絕緣構件
[0103]21轉子鐵芯
[0104]22永磁體
[0105]121、121a、121b 窄部
[0106]122 寬部[0107]123、123a、123b 延伸部
[0108]124、124a、124b 恒寬部
[0109]125壓緊部
[0110]130板狀體
【權利要求】
1.一種電動機的定子,其中， 該電動機的定子具備將多個板狀體層疊而形成的定子鐵芯， 上述定子鐵芯具有: 筒狀的磁軛；以及齒部，該齒部具有延伸部和寬部，該延伸部從上述磁軛向該磁軛的徑向(以下簡稱為徑向)內側延伸，該寬部形成為在該延伸部的頂端沿上述磁軛的周向(以下簡稱為周向)拓寬；上述延伸部具有恒寬部、窄部以及壓緊部，該恒寬部以周向上的寬度不變的方式沿徑向呈直線狀延伸，該窄部在周向上的寬度比上述恒寬部在周向上的寬度小，該壓緊部用于將多個板狀體彼此固定； 上述壓緊部設置于上述恒寬部。
2.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述壓緊部是通過使上述板狀體局部彎曲而形成的局部彎曲部。
3.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述壓緊部設置為在徑向上靠近上述窄部這一側的端部位于上述窄部和上述恒寬部的交界附近。
4.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述壓緊部的周向上的寬度為上述恒寬部的周向上的寬度的一半以下。
5.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述窄部設置于上述延伸部的基端部， 上述恒寬部自上述窄部的頂端向徑向內側延伸。
6.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述窄部的周向兩側在與上述磁軛的中心軸線垂直的剖視狀態下具有圓弧形狀。
7.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述窄部的周向上的寬度的最小值dl與上述恒寬部的周向上的寬度d2之比為0.70〈dl/d2〈0.98。
8.—種電動機,其中,其具有權利要求1?7中任一項所述的電動機的定子。
【文檔編號】H02K1/16GK103460557SQ201280016581
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年4月18日 優先權日:2011年4月28日
【發明者】小川登史, 吉川祐一, 尾崎行雄, 玉村俊幸, 山內弘和 申請人:松下電器產業株式會社
【專利摘要】本發明提供一種電動機的定子以及具備該定子的電動機，該電動機的定子能夠降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機。電動機的定子具備將多個板狀體（130）層疊而形成的定子鐵芯（13），定子鐵芯（13）具有：筒狀的磁軛（11）以及齒部（12），該齒部（12）具有延伸部（123）和寬部（122），該延伸部（123）從磁軛（11）向該磁軛的徑向內側延伸，該寬部（122）形成為在該延伸部（123）的頂端沿周向拓寬；延伸部（123）具有恒寬部（124）、窄部（121）以及壓緊部（125），該恒寬部（124）以周向上的寬度不變的方式沿徑向呈直線狀延伸，該窄部（121）在周向上的寬度比恒寬部（124）在周向上的寬度小，該壓緊部（125）用于將多個板狀體彼此固定，壓緊部（125）設置于恒寬部（124）。
【專利說明】電動機的定子及電動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動機的定子及安裝了該定子的電動機。
【背景技術】
[0002]在用于空調設備的壓縮機等的無刷電動機(brushless motor) (IPM電動機)等電動機中，作為用于進行變速驅動的方法，已知使用根據規定的載波(carrier)頻率來改變脈沖(pulse)波的占空比(duty ratio)從而進行調制的PWM驅動方式。在PWM驅動方式中，為了得到在電動機中流動的電流波形而利用具有比該電流波形高的頻率的載波頻率來進行調制，因此，PWM中的載波頻率的高次諧波成分會與電流波形重疊。
[0003]在此，電動機的損耗被分為表示將鐵芯磁化時的損耗的鐵損以及表示勵磁時繞組(coil)的電阻所導致的損耗的銅損。其中的鐵損是由鐵芯的磁特性所引起的磁滯損耗(hysteresis loss)與鐵芯內的電磁感應所導致的潤流損耗相加而成的,無論是磁滯損耗還是渦流損耗，都是用于使電動機旋轉的交變磁通(交變電流)的頻率越高，損耗的比率越大，這是已知的。因而，當載波頻率的高次諧波成分與在電動機中流動的交變電流重疊時，由于該高次諧波成分的電流而產生了高次諧波磁通，因此，造成了鐵損增大的結果。特別是PWM驅動中的載波頻率與無刷電動機的小型化和高輸出化相應地有變高的趨勢，這種鐵損的增大所導致的效率惡化愈發成為問題。
[0004]針對這種問題，已知有如下結構:為了抑制由于進行PWM驅動而產生的高次諧波磁通，在定子的磁軛(yoke)的局部處設置與其它部位相比應力不同的應力變化部位(例如參照專利文獻I)。具體地說，例如在磁軛的外周面和內周面的局部處設置切口部、鉚接部等，通過熱套配合等將定子固定于機殼內，由此，在該切口部、鉚接部等處使壓縮應力增加。
[0005]專利文獻1:日本特開2010 - 158095號公報
【發明內容】
_6] 發明要解決的問題
[0007]圖15是表示對以往的定子中的應力分布進行分析所得的結果的圖。在圖15中，以如下方式表示:顏色越深(色調越暗)，所施加的應力越大。如圖15所示可知，在如專利文獻I那樣的以往的定子中，通過熱套配合等將定子固定于機殼內，由此，在與其內側的齒部(teeth)相比壓縮應力高的磁軛的局部處，由于應力變化部位而施加有更高的應力。
[0008]然而，指出了以下的問題:在通過熱套配合將定子固定于機殼內時，當磁軛內的應力增加時，無論交變磁通的頻率如何鐵損都顯著變大(例如參照佐藤光彥、金子清一、富田睦雄、道木慎二、大熊繁《利用了電工鋼板的物理特性來減少由于熱套配合配合所引起的損失的定子形狀的改進(焼嵌A tc J: 3損失&低減UhM電磁鋼板Θ特性&用P t固定子形狀O改善)》日本電氣學會論文志D (IEEJ Trans.1A, Vol.127，N0.1,2007pp.60 —68))。因而，當通過構成為如專利文獻I那樣的結構來提高磁軛處的壓縮應力時，存在以下擔憂:即使能夠局部地抑制高次諧波磁通，整體的鐵損卻反而會增加。[0009]此外，作為定子的構成要素的定子鐵芯是將多個板狀體(電磁鋼板)層疊而形成的。而且，由于將該多個板狀體固定成一體，因此，在由多個板狀體所形成的定子鐵芯，形成通過使多個板狀體的局部變形而將多個板狀體進行相當程度固定的壓緊部(日文:々7 >7°部)。在如此形成于定子鐵芯的壓緊部中，存在由變形引發的殘留應力，因此，導致磁特性降低。因此，需要以不易使電動機特性發生降低的方式配置壓緊部。
[0010]本發明用于解決這種以往的問題，其目的在于提供一種電動機的定子以及具備該定子的電動機，該電動機的定子能夠降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機。
[0011]用于解決問題的方案
[0012]本發明的一技術方案所涉及的電動機的定子具備將多個板狀體層疊而形成的定子鐵芯，上述定子鐵芯具有:筒狀的磁軛以及齒部，該齒部具有延伸部和寬部，該延伸部從上述磁軛向該磁軛的徑向(以下簡稱為徑向)內側延伸，該寬部形成為在該延伸部的頂端沿上述磁軛的周向(以下簡稱為周向)拓寬；上述延伸部具有恒寬部、窄部以及壓緊部，該恒寬部以周向上的寬度不變的方式沿徑向呈直線狀延伸，該窄部在周向上的寬度比上述恒寬部在周向上的寬度小，該壓緊部用于將多個板狀體彼此固定，上述壓緊部設置于上述恒寬部。
[0013]采用上述結構,齒部的局部處設置有周向上的寬度比恒寬部小的窄部，因此,在該窄部處穿過齒部的磁通密度變高而產生局部磁飽和，高次諧波磁通被過濾(filtering)。此時，齒部的窄部處沒有產生應力，因此，也能夠防止由于作用于定子的壓縮應力增加而導致鐵損增加的情況。而且，通過在定子之中磁通密度相對較高的齒部處設置窄部，能夠有效地僅將高次諧波磁通過濾而去除。并且，用于將構成定子鐵芯的多個板狀體彼此固定的壓緊部避開窄部而設置于恒寬部。本發明的
【發明者】們經過潛心研究后發現，在定子的齒部的局部設置有窄部的情況下，通過將用于固定多個板狀體的壓緊部的位置設定在恒寬部，能夠防止轉矩常數的降低。推想這是由于將壓緊部設置于恒寬部，而防止了由將壓緊部設置于具有窄部的延伸部而導致的銅損的增加的情況。因此，通過將窄部設置于定子鐵芯的延伸部并且在恒寬部形成壓緊部，能夠降低電動機產生的損耗而得到高效率的電動機。
[0014]上述壓緊部也可以設置為在徑向上靠近上述窄部這一側的端部位于上述窄部和上述恒寬部的交界附近。由此，壓緊部設置于窄部的外部且是恒寬部的最靠近窄部的位置，因此，能夠防止鐵損的增加并將轉矩常數的降低抑制到最小。
[0015]也可以是，上述壓緊部的周向上的寬度為上述恒寬部的周向上的寬度的一半以下。由此，能夠更有效地減少由于形成了壓緊部而產生的殘留應力對穿過延伸部內的主磁通造成的影響。
[0016]也可以是上述窄部設置于上述延伸部的基端部，上述恒寬部自上述窄部的頂端向徑向內側延伸。由此，在相鄰的齒部之間經由磁軛交鏈的高次諧波磁通被過濾，因此，能夠有效地抑制高次諧波磁通。
[0017]也可以是上述窄部的周向兩側在與上述磁軛的中心軸線垂直的剖視狀態下具有圓弧形狀。由此，窄部處的磁通的流動變得緩和，窄部與其它部位的連接位置處的磁矢量(vector)的變化量降低，因此，能夠抑制鐵損的增加。
[0018]上述窄部的周向上的寬度的最小值dl與上述恒寬部的周向上的寬度d2之比也可以為0.70〈dl/d2〈0.98。通過設為這種比率，能夠更有效地抑制高次諧波磁通。
[0019]另外，本發明的另一技術方案的電動機具備上述結構的電動機的定子。由此，在相同尺寸的電動機中，能夠在不降低轉矩常數(torque constant)的情況下降低損耗從而得到高效率的電動機。
[0020]參照附圖，根據以下的優選實施方式的詳細說明來明確本發明的上述目的、其它目的、特征以及優點。
[0021]發明的效果
[0022]本發明構成為以上所說明的結構，起到能夠降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機這樣的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是表示具備本發明的一實施方式所涉及的電動機的轉子的電動機的截面構造例的剖視圖。
[0024]圖2是表示圖1所示的電動機的定子的截面構造的局部放大圖。
[0025]圖3是表示圖1所示的電動機的定子中的齒部附近的局部的磁通流動的說明圖。
[0026]圖4是表示使圖1所示的定子中的齒部的窄部的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl發生了變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。
[0027]圖5是表示使圖1所示的定子中的齒部的窄部的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl發生了變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。
[0028]圖6A是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。
[0029]圖6B是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。
[0030]圖6C是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。
[0031]圖6D是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。
[0032]圖7是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。
[0033]圖8是表示圖7所示的曲線圖中壓緊部的相對于延伸部的徑向位置的示意圖。
[0034]圖9是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。
[0035]圖10是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于齒部寬度的周向上的寬度變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。
[0036]圖11是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。
[0037]圖12A是表示本發明的第一實施方式的變形例中的定子的截面構造例的局部放大圖。
[0038]圖12B是表示本發明的第一實施方式的變形例中的定子的截面構造例的局部放大圖。
[0039]圖13是將本發明的實施例1中的定子的鐵損和轉矩常數的分析值與比較例進行對比而示出的曲線圖。
[0040]圖14是按頻率示出本發明的實施例1中的定子的鐵損的分析值的曲線圖。
[0041]圖15是表示對以往的定子中的應力分布進行分析所得的結果的圖。【具體實施方式】
[0042]下面，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施方式。此外，下面對所有附圖中相同或者相當的要素標注相同的參照標記，省略其重復說明。
[0043]圖1是表示具備本發明的一實施方式所涉及的電動機的轉子的電動機的截面構造例的剖視圖。另外，下面，例示了電動機是無刷電動機的結構，但是電動機并不限定于此。如圖1所示，本實施方式所涉及的無刷電動機(以下簡稱為電動機)具有通過熱套配合等安裝于外框10的內壁面的筒狀的定子I以及以能夠相對于定子I進行相對旋轉的方式被保持在定子I的內側的筒狀的轉子2。轉子2的中心處設置有轉軸孔3，在使轉軸(未圖示)貫穿該轉軸孔3的狀態下將轉子2與轉軸固定。
[0044]定子I具有:定子鐵芯13，其具有形成為筒狀的磁軛11和多個(在本實施方式中為18個)齒部12，該齒部12從磁軛11的內壁面向徑向內側延伸；以及繞組14，其纏繞在各個齒部12上。定子鐵芯13是將多個板狀體(后述)層疊而形成的。齒部12與繞組14之間設置有將兩者電絕緣的絕緣構件15 (參照后述的圖2)。另外，轉子2具有筒狀的轉子鐵芯21以及板狀的永磁體22，該永磁體22形成為埋入于空孔中，該空孔在轉子鐵芯21的內部沿轉子2的周向形成有多個(在本實施方式中為6個)。另外，在本實施方式中，例示了利用跨越多個齒部12地纏繞繞組線的分布繞組而形成的繞組14，但是本發明并不限于此。例如能夠采用波形繞組或者將繞組線纏繞在I個齒部12上的集中繞組等各種纏繞方法。
[0045]在這樣構成的電動機中，使交變電流流過定子I的繞組14以產生旋轉磁通，由此，將轉軸的中心軸線作為旋轉軸C而使轉軸及轉子2相對于定子I繞旋轉軸C旋轉。
[0046]圖2是表示圖1所示的電動機的定子的截面構造的局部放大圖。在圖2中，省略了繞組14和絕緣構件15的一部分圖示。如圖2所示，齒部12的局部處設置有比其它部位窄的窄部121。更具體地說，齒部12具有延伸部123和寬部122，該延伸部123從磁軛11向該磁軛11的徑向(以下簡稱為徑向)內側延伸，該寬部122形成為在該延伸部123的頂端沿磁軛11的周向(以下簡稱為周向)拓寬，延伸部123形成為周向上的寬度比寬部122的周向上的寬度小。延伸部123被稱為所謂的磁極部，寬部122是被稱為所謂的磁極頂端部的部分。并且，延伸部123具有恒寬部124和窄部121，該恒寬部124以其周向上的寬度恒定的方式沿徑向呈直線狀延伸，該窄部121的周向上的寬度dl比恒寬部124的周向上的寬度d2窄。即，從旋轉軸C的方向觀察，延伸部123具有局部縮頸的形狀。由此，窄部121形成為在延伸部123的局部處周向上的寬度比該延伸部123的其它部位的周向上的寬度小(與徑向垂直的截面的面積比恒寬部124小)。
[0047]接著，說明在如上述那樣構成的定子I中設置窄部121的效果。圖3是表示圖1所示的電動機的定子中的齒部附近的局部的磁通流動的說明圖。在圖3中，利用箭頭示出了暫時性的磁通流動。為了容易理解，在圖3中，省略了后述壓緊部125的圖示，在后述的關于圖3?圖5的說明中忽略壓緊部125的影響。此外，省略了圖3中的繞組14和絕緣構件15的圖示。如圖3所示，來自轉子2的磁通從齒部12的寬部122進入齒部12內，穿過齒部12的延伸部123進入磁軛11。流向齒部12的磁通是交變磁通，因此，磁通也同樣能夠向圖3的箭頭的相反方向流動(在從磁軛11穿過齒部12向轉子2去的朝向上也能夠產生磁通)。
[0048]在此，在本實施方式中，齒部12的局部處設置有比該齒部12的其它部位窄的窄部121，因此，在該窄部121處穿過齒部12的磁通密度變高而產生局部磁飽和，高次諧波磁通被過濾。更詳細地說，在穿過齒部12的交變磁通(主磁通)達到極大值時，與該交變磁通重疊的高次諧波成分被去除。因此，優選的是，與窄部121的徑向(交變磁通流動的朝向)垂直的截面積為能夠在交變磁通的極大值時盡可能使所有主磁通穿過的大小。
[0049]另外，如以往結構中的圖15中也示出的那樣，齒部12處沒有產生熱套配合等所導致的應力，因此，即使在齒部12處設置窄部121，作用于定子I的應力也不會增加。因而，也能夠防止由于作用于定子I的壓縮應力增加而導致鐵損增加的情況。而且，通過在定子I之中磁通密度相對較高的齒部12處設置窄部121，能夠有效地僅將高次諧波磁通過濾而去除。由此，通過在去除穿過齒部12內的交變磁通的高次諧波成分來降低鐵損的同時使主磁通穿過，能夠防止轉矩常數降低。由此，能夠抑制由于電流的增加所導致的銅損的增加，因此，能夠防止電動機的效率降低。因而，能夠降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機。
[0050]另外，由于設置有寬部122，從而能在該寬部122處降低來自轉子2的磁通流向定子I時的漏磁通，并且在此基礎上，還能在狹窄的窄部121處將高次諧波磁通過濾。因而，能夠在不降低電動機的轉矩常數的情況下有效地抑制高次諧波磁通。并且，通過利用恒寬部124形成延伸部123中的窄部121以外的部位，從而能夠在恒寬部124處緩和交變磁通的磁飽和，并且在周向上的寬度比該恒寬部124的周向上的寬度小的窄部121處有效地抑制高次諧波磁通。
[0051]更詳細地說明本實施方式中的窄部121。如圖2所示，窄部121設置于延伸部123的基端部(接近磁軛11的部分)，恒寬部124從窄部121的頂端向徑向內側延伸。由此，在相鄰的齒部12之間經由磁軛11交鏈的高次諧波磁通被過濾，因此，能夠有效地抑制高次諧波磁通。
[0052]并且，窄部121的周向兩側在與磁軛11的中心軸線垂直的剖視狀態下具有圓弧形狀。即，以如下方式形成:隨著從窄部121的基端部(接近磁軛11的部分)向頂端去，齒部12的周向上的寬度逐漸變小，在達到周向上最小的寬度dl之后，隨著進一步向頂端去，齒部12的周向上的寬度以接近d2的方式逐漸變大。由于在齒部12形成有這樣的縮頸部，窄部121中的磁通流動變得緩和，窄部121與其它部位(恒寬部124或者磁軛11)的連接位置處的磁矢量的變化量降低，因此，能夠抑制窄部121處鐵損的增加。
[0053]在此，優選的是，窄部121的周向上的寬度的最小值dl與恒寬部124的周向上的寬度d2之比為0.70〈dl/d2〈0.98。圖4是表示使圖1所示的定子中的齒部的窄部的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl發生了變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。在圖4中，分別示出了將不存在窄部的情況下(從延伸部的基端到頂端為止周向上的寬度恒定的情況下)的鐵損和轉矩常數設為I時的鐵損和轉矩常數的減少率。并且，圖5是表示使圖1所示的定子中的齒部的窄部的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl發生了變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。圖5中的電動機效率表示電動機效率的以不存在窄部的情況下(從延伸部的基端到頂端為止周向上的寬度恒定的情況下)的電動機效率為基準的提高量。在圖4和圖5中，將使窄部121的周向上的寬度的最小值d2相對于恒寬部的周向上的寬度dl而言從0.7dl (70%)變化到了 0.98dl(98%)時的分析值做成了曲線圖。[0054]電動機效率Π以電動機輸出Pout與電動機輸入Pin之比Pout/Pin來表示，電動機輸出Pout是從電動機輸入Pin中減去電動機損耗P1ss所得的值，因此，電動機效率Π表示為n=(Pin-Ploss)/Pin。并且，電動機損耗Ploss為鐵損Wf與銅損Wc之和(Wf+Wc)，銅損Wc使用電動機電流I和繞組14的繞組線電阻R以Wc=I2.R來表示。在此，電動機的轉矩τ使用轉矩常數Κτ表示為τ=Κτ.Ι,因此，電動機電流I以τ/Κτ來表示。因而，電動機效率η表示為n=l- (Wf+ ( τ/Κτ)2.ΙΟ/Ρ?η。由此，可以說當鐵損Wf降低、轉矩常數k;變大時電動機效率η變高。
[0055]如圖4所示，在窄部121的周向上的寬度的最小值d2為恒寬部124的周向上的寬度dl的98%以上的情況下(0.98 ( dl/d2 ( 1.0的情況下)，沒有產生鐵損降低的效果，但是在小于98%的情況下，產生了鐵損降低的效果。在此，在窄部121的周向上的寬度的最小值d2小于恒寬部124的周向上的寬度dl的98%的情況下，相對于恒寬部124的周向上的寬度dl而言窄部121的周向上的寬度的最小值d2越小，鐵損越低，但同時轉矩常數也越低。在此，如圖5所示，當考慮電動機效率時，在窄部121的周向上的寬度的最小值d2為恒寬部124的周向上的寬度dl的70%以下的情況下，雖然鐵損降低但是轉矩常數也降得過低(即銅損增加)，電動機效率未得到改善(電動機效率的提高量為O)。
[0056]因而，通過將窄部121的周向上的寬度的最小值dl與恒寬部124的周向上的寬度d2之比設為0.70〈dl/d2〈0.98，在相同尺寸的電動機中，能夠在不降低轉矩常數的情況下降低鐵損從而得到高效率的電動機。尤其是在窄部121的周向上的寬度的最小值dl與恒寬部124的周向上的寬度d2之比處于0.80〈dl/d2〈0.96的范圍內時，電動機效率的提高量變大，因此，通過將dl/d2之比設為該范圍，能夠進一步提高電動機效率。
[0057]在本實施方式中，如上所述，定子鐵芯13是由多個板狀體(后述)層疊起來而形成的。因此，如圖1和圖2所示，在延伸部123的恒寬部124形成有用于將多個板狀體彼此固定的壓緊部125。
[0058]壓緊部125由設于彼此層疊的多個板狀體的各板狀體的局部的彎曲部(以下稱為局部彎曲部)構成,發揮通過使設于各板狀體的局部彎曲部彼此嵌合來將多個彼此層疊的板狀體固定的機能。因此，該局部彎曲部的形態沒有特別限定，只要是形成為能在多個板狀體彼此層疊的狀態下進行嵌合即可。此外，局部彎曲部的形成可以應用公知的加工方法，局部彎曲部的形成方法并未特別限定。
[0059]壓緊部125例如如下所示，在層疊有多個板狀體130 (參照圖6)的狀態下對恒寬部124進行沖壓加工而形成。另外，對于圖1和圖2等所示的壓緊部125，為了便于圖示，與恒寬部124的大小的比與實際不同，本發明不受圖示的比例的限定。
[0060]在這里，說明本實施方式的定子鐵芯13的制造方法的一例。圖6A~圖6D是表示圖1所示的電動機的定子中的定子鐵芯的制造工序的圖。圖6A是表示在板狀體的壓緊部形成位置刻上了痕跡的狀態的局部放大俯視圖，圖6B是自圖6A的B — B方向觀察層疊有多個板狀體的狀態而得到的剖面圖，圖6C是自圖6A的B — B方向觀察對層疊有多個板狀體進行了沖壓后的狀態而得到的剖面圖，圖6D是表示利用沖壓使多個板狀體彼此固定在一起的狀態(形成了定子鐵芯的狀態)的局部放大俯視圖。
[0061]在預先將多個板狀體130層疊后，在恒寬部124的位置的局部設定好將要形成壓緊部125的區域125a。在本實施方式中，如圖6A所示，區域125a是由一對第I邊125b和一對第2邊125c來定義的，一對第I邊125b沿恒寬部124的延伸方向(徑向)延伸，限定了壓緊部125的周向上的寬度，一對第2邊125c與第I邊125b正交，限定了壓緊部125的徑向上的長度。即，區域125a具有由一對第I邊125b和一對第2邊125c所劃分出的矩形的區域。由此，所形成的壓緊部125具有正方形形狀或者是第I邊125b比第2邊125c長的長方形形狀。
[0062]首先，在圖6A所示的工序中，利用沖切將多個電磁鋼板等的板狀體130分別切成定子鐵芯13的形狀(具有磁軛11和齒部12的形狀)。此時，在作為該區域125a的局部的一對第I邊125b刻上貫穿(日文:貫通)板狀體130這樣的痕跡。
[0063]接著，在圖6B所示的工序中，層疊多個在圖6A所示的工序中形成的板狀體130。此時，以將要形成壓緊部125的區域125a的位置在多個板狀體130間一致的方式進行定位。
[0064]進而，在圖6C所示的工序中，在層疊有多個板狀體130的狀態下，利用凸型的沖壓機150自多個板狀體130層疊后的表面進行沖壓，使區域125a變形。在本實施方式中，以多個板狀體130的一對第2邊125c以及區域125a內的與第2邊125c平行的第3邊125d為界線進行彎折，以一個板狀體130的局部咬入與該一個板狀體130相接觸的另一個板狀體130的方式來實現彎曲咬合。由此，多個板狀體130彼此固定在一起。另外，在這里，壓緊部125形成為將壓緊部125的兩側與板狀體中的壓緊部125的四周部分切斷并以具有直線狀的折痕的方式彎折的形態。
[0065]這樣一來，如圖6D所示，在定子鐵芯13的延伸部123的恒寬部124，形成有中央部相對于徑向的基端部和頂端部凹陷的壓緊部125。在如此形成于定子鐵芯13的壓緊部125中，存在由變形產生的殘留應力，因此，導致磁特性降低。因此，需要以不易使電動機特性發生降低的方式配置壓緊部125。
[0066]本發明的
【發明者】們經過潛心研究后發現，在定子I的齒部12的局部設置有窄部121的情況下，通過將用于固定多個板狀體130的壓緊部125的位置設定在恒寬部124，能夠防止轉矩常數的降低。推想這是由于將壓緊部125設置于恒寬部124，而防止了在具有窄部121的延伸部123形成有壓緊部125時銅損增加的情況。具體而言，與壓緊部125形成于窄部121的情況相比，在壓緊部125形成于恒寬部124的情況下，通過齒部12的主磁通增大。如上所述，通過設置窄部121能夠防止電動機輸出的降低并且降低鐵損，同時通過在恒寬部124形成壓緊部125能夠防止通過齒部12的主磁通的降低從而能夠減少銅損。因此，通過在定子鐵芯13的延伸部123設置窄部121并且在恒寬部124形成壓緊部125，能夠降低電動機產生的損耗而得到高效率的電動機。
[0067]在這里，從電動機效率的角度考慮，優選壓緊部125在徑向上的位置是壓緊部125的靠近窄部121這一側的端部位于距離窄部121和恒寬部124的交界附近較近的位置。
[0068]圖7是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。另外，圖8是表示圖7所示的曲線圖中壓緊部的相對于延伸部的徑向位置的示意圖。在圖7中，將壓緊部125的靠近窄部121這一側的端部位于窄部121和恒寬部124的交界線L2的附近的情況下時(位于圖8中的位置P4的情況下)的鐵損和轉矩常數設為100%，分別示出使壓緊部125的徑向位置變化時的鐵損和轉矩常數的增加率。另外，在圖7中，作為壓緊部125的相對于窄部121的位置的徑向位置，表示為將自定子的中心到窄部121和恒寬部124的交界線L2的距離為I時壓緊部125的內徑側(遠離窄部121那一側)的端部的相對位置。
[0069]此外，圖9是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。圖9中的電動機效率表示電動機效率的以壓緊部125的靠近窄部121這一側的端部(圖6 (d)所示的徑向外側的第2邊125c)位于窄部121和恒寬部124的交界線L2的附近的情況下(位于圖8中的位置P4的情況下)的電動機效率為基準的提高量。在圖7和圖9中，將使相同大小和相同形狀的壓緊部125的靠近窄部121這一側的端部自恒寬部124和寬部122的交界線LI的附近變化至窄部121和恒寬部124的交界線L2的附近時的各位置Pl?P4的分析值做成了曲線圖。
[0070]如圖7所示，隨著壓緊部125的徑向位置遠離窄部121，在恒寬部122和窄部121之間供主磁通通過的截面積變大(銅損減少)，轉矩常數增加。但是，鐵損增加的比例在轉矩常數的增加的比例以上。在這里，如圖9所示，從電動機效率的角度考慮，隨著壓緊部125遠離窄部121，電動機效率降低，當越過低幅部124和寬部122的交界線LI向寬部122側設置壓緊部125時，轉矩常數的降低變得顯著(即銅損的增加率變大)，電動機效率大幅下降。
[0071]如上，通過在恒寬部124形成壓緊部125，能夠降低電動機產生的損耗而得到高效率的電動機。而且，通過將壓緊部125設置于窄部121的外部且是恒寬部124的最靠近窄部121的位置，能夠防止鐵損的增加并將轉矩常數的降低抑制到最小。尤其是，對于具有關系到電動機效率的銅損的貢獻率高于關系到電動機效率的鐵損的貢獻率的特性的電動機，通過將壓緊部125的徑向位置設定在上述范圍內，能夠有效地防止電動機效率的降低。
[0072]另外，從電動機效率的角度考慮，優選壓緊部125的周向上的寬度為恒寬部124的周向上的寬度的一半以下。
[0073]圖10是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于齒部寬度的周向上的寬度變化時的鐵損和轉矩常數的分析值的曲線圖。另外，圖11是表示使圖1所示的定子中的壓緊部的相對于延伸部的徑向位置變化時的電動機效率的分析值的曲線圖。在圖10中，將壓緊部125的周向上的寬度d3 (參照圖8)的相對于齒部寬度即恒寬部124的周向上的寬度d2(參照圖8)的比為0.23的情況下的鐵損和轉矩常數設為100%，分別示出當使壓緊部125的周向上的寬度變化時的鐵損和轉矩常數的減小率。另外，在圖11中的電動機效率表示電動機效率的以在壓緊部125的周向上的寬度d3相對于齒部寬度即恒寬部124的周向上的寬度d2的比為0.23的情況下的電動機效率為基準的減小量。另外，對于圖10和圖11的壓緊部125的徑向位置而言，在圖10和圖11中，將徑向長度相同的壓緊部125的周向上的寬度d3逐漸變大時的分析值做成了曲線圖。
[0074]如圖10所示，隨著壓緊部125的周向上的寬度d3相對于恒寬部124的周向上的寬度d2變大，供主磁通通過恒寬部124的截面積減小，因此，轉矩常數減小，其結果銅損增加。另一方面，隨著壓緊部125的周向上的寬度d3相對于恒寬部124的周向上的寬度d2變大，鐵損減少。在圖10中，轉矩常數的減少率和鐵損的減少率顯示出大致相同的變化。在電動機輸出相同轉矩的情況下，當轉矩常數減少時，要增加所需的電流。即，在電動機輸出相同轉矩的情況下，轉矩常數與電流呈反比例的關系。由此，轉矩常數的降低和電流的增加意義相同。如上所述，銅損與電流的平方成比例，因此，轉矩常數的降低意味著銅損的大幅度增力口。因此，從圖10所示的曲線圖可知，銅損的增大率與鐵損的減小率相比變得非常大。SP，隨著壓緊部125的周向上的寬度d3變大，對穿過恒寬部124的主磁通的影響變大，銅損的增加變得更加顯著。因此，如圖11所示，對于電動機效率而言，隨著壓緊部125的周向上的寬度d3的變大，電動機效率降低。當壓緊部125的周向上的寬度d3達到恒寬部124的周向上的寬度d2的一半以上時，電動機效率變差1.0%以上。
[0075]因此，通過將壓緊部125的周向上的寬度d3設為恒寬部124的周向上的寬度d2的一半以下，能夠更有效地減少由于形成壓緊部125而產生的殘留應力對通過延伸部123內的主磁通造成的影響。尤其是，對于具有關系到電動機效率的銅損的貢獻率高于關系到電動機效率的鐵損的貢獻率的特性的電動機，通過將壓緊部125的周向上的寬度設定在上述范圍內，能夠有效地防止電動機效率的降低。
[0076]另外，在本實施方式中，窄部121設置于齒部12的延伸部123的基端側，但是并不限于此。圖12A和圖12B是表示本發明的第一實施方式的變形例中的定子的截面構造例的局部放大圖。在圖12A和圖12B中，省略了繞組14和絕緣構件15的圖示。
[0077]在圖12A和圖12B所示的變形例中，窄部121a設置于齒部12a的延伸部123a的頂端側(遠離磁軛11的一側)。具體地說，在圖12A所示的變形例中，延伸部123a具有從磁軛11向徑向內側延伸的恒寬部124a以及設置于恒寬部124a與頂端的寬部122之間的窄部 121a。
[0078]另外，在圖12B所示的變形例中，延伸部123b的窄部121b的周向兩側在與磁軛11的中心軸線垂直的剖視狀態下具有有棱角的形狀。在本例中，窄部121b與圖12A同樣地設置在齒部12b的延伸部123b的頂端側，而在圖2所示那樣的窄部121比恒寬部124靠基端側設置的例子中也能夠應用如本例這樣的窄部121b的形狀。
[0079]采用如上所說明的各種變形例，也能夠起到與上述實施方式相同的效果。
[0080]實施例1
[0081]下面，示出通過分析而求出在定子I的齒部12中設置有如上述實施方式所說明的那樣的窄部121的定子(實施例1)的鐵損和轉矩常數以及在齒部中未設置窄部的定子(t匕較例1、2)的鐵損和轉矩常數的結果。作為比較例，在具有由沿磁軛的徑向延伸的恒寬部以及比恒寬部寬的頂端部構成的齒部的定子中，使用了該恒寬部的周向上的寬度為dl的定子(比較例I)以及該恒寬部的周向上的寬度為0.93dl的定子(比較例2)，其中，該寬度dl與上述圖4所涉及的說明中示出的寬度相同。作為實施例1，使用了將恒寬部124的周向上的寬度設為上述dl、將窄部121的周向上的寬度設為0.93dl的定子I。定子的其它結構(齒部的數量、磁軛的寬度等)在實施例1與比較例1、2中設為相同。另外，忽略本實施例中的壓緊部125的影響。
[0082]圖13是將本發明的實施例1中的定子的鐵損和轉矩常數的分析值與比較例進行對比而示出的曲線圖。在圖13中，分別示出了將比較例I中的鐵損和轉矩常數設為I時的比較例2和實施例1中的鐵損和轉矩常數的減少率。
[0083]如圖13所示，在比較例2中，相對于比較例I而言，鐵損降低了 6%，可知通過縮小齒部的周向上的寬度也能夠使鐵損降低。然而，在這種情況下，轉矩常數降低了將近4%之多，結果無法提高電動機效率。
[0084]與此相對，在實施例1中，如圖13所示，相對于比較例I而言，結果是:將轉矩常數的降低抑制在1%左右的同時使鐵損降低4%之多。因而，表明了通過在齒部12中設置窄部121，能夠實現可在防止電動機輸出的降低的同時降低鐵損的高效率的電動機。[0085]并且，對在實施例1的鐵損中相對于比較例I所降低的鐵損是高次諧波成分(高次諧波磁通)的鐵損還是基本波成分(主磁通)的鐵損進行了分析，并對兩者的比例進行了驗證。圖14是按頻率示出本發明的實施例1中的定子的鐵損的分析值的曲線圖。在圖14中，分別示出了將比較例I中的基本波成分的鐵損和高次諧波成分中的鐵損分別設為I時的實施例I中的基本波成分的鐵損的減少率和高次諧波成分的鐵損的減少率。
[0086]如圖14所示，結果是:在實施例1中，相對于比較例I而言哪一個頻率成分下鐵損都減少了，但是基本波成分的鐵損的減少率僅有2%左右，與此相對，聞次諧波成分中的鐵損的減少率大到7%。因而，表明了通過在齒部12中設置窄部121，能夠在維持主磁通的同時有效地抑制高次諧波磁通的鐵損。
[0087]以上，說明了本發明的實施方式，但是本發明并不限定于上述實施方式，能夠在不脫離其主旨的范圍內進行各種改進、變更、修正。
[0088]例如，在上述實施方式中，在齒部12中的磁軛11周向兩側形成窄部121，但是本發明并不限于此，例如也可以僅在齒部12中的磁軛11周向單側形成窄部。
[0089]此外，在上述實施方式中，在構成定子I的所有齒部12中形成有窄部121，但是本發明并不限于此，也可以在多個齒部12中的幾個齒部12中形成窄部。另外，齒部12的數量、齒部12的其它形狀以及磁軛11的形狀等能夠適當地設定。
[0090]此外，在上述實施方式中，在構成定子I的所有齒部12中形成有壓緊部125，但是本發明并不限于此，也可以在多個齒部12中的幾個齒部12中形成壓緊部125。而且，也可以在I個齒部12中設置多個壓緊部125。另外，壓緊部125的形狀、大小能夠適當地設定。
[0091]根據上述說明，對本領域技術人員來說，本發明的許多改進和其它實施方式是顯而易見的。因而，上述說明應解釋為只是例示，是以向本領域技術人員說明執行本發明的優選方式為目的而提供的。能夠在不脫離本發明的思想的情況下實質性地改變其結構和/或功能的詳細內容。
[0092]產業h的可利用件
[0093]本發明的電動機的定子以及具備該定子的電動機對于降低電動機中產生的損耗從而得到高效率的電動機是有幫助的。
[0094]附圖標記說明
[0095]I 定子
[0096]2 轉子
[0097]3轉軸孔
[0098]10 外框
[0099]12、12a、12b 齒部
[0100]13定子鐵芯
[0101]14 繞組
[0102]15絕緣構件
[0103]21轉子鐵芯
[0104]22永磁體
[0105]121、121a、121b 窄部
[0106]122 寬部[0107]123、123a、123b 延伸部
[0108]124、124a、124b 恒寬部
[0109]125壓緊部
[0110]130板狀體
【權利要求】
1.一種電動機的定子,其中， 該電動機的定子具備將多個板狀體層疊而形成的定子鐵芯， 上述定子鐵芯具有: 筒狀的磁軛；以及齒部，該齒部具有延伸部和寬部，該延伸部從上述磁軛向該磁軛的徑向(以下簡稱為徑向)內側延伸，該寬部形成為在該延伸部的頂端沿上述磁軛的周向(以下簡稱為周向)拓寬；上述延伸部具有恒寬部、窄部以及壓緊部，該恒寬部以周向上的寬度不變的方式沿徑向呈直線狀延伸，該窄部在周向上的寬度比上述恒寬部在周向上的寬度小，該壓緊部用于將多個板狀體彼此固定； 上述壓緊部設置于上述恒寬部。
2.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述壓緊部是通過使上述板狀體局部彎曲而形成的局部彎曲部。
3.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述壓緊部設置為在徑向上靠近上述窄部這一側的端部位于上述窄部和上述恒寬部的交界附近。
4.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述壓緊部的周向上的寬度為上述恒寬部的周向上的寬度的一半以下。
5.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述窄部設置于上述延伸部的基端部， 上述恒寬部自上述窄部的頂端向徑向內側延伸。
6.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述窄部的周向兩側在與上述磁軛的中心軸線垂直的剖視狀態下具有圓弧形狀。
7.根據權利要求1所述的電動機的定子，其中， 上述窄部的周向上的寬度的最小值dl與上述恒寬部的周向上的寬度d2之比為0.70〈dl/d2〈0.98。
8.—種電動機,其中,其具有權利要求1?7中任一項所述的電動機的定子。
【文檔編號】H02K1/16GK103460557SQ201280016581
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年4月18日 優先權日:2011年4月28日
【發明者】小川登史, 吉川祐一, 尾崎行雄, 玉村俊幸, 山內弘和 申請人:松下電器產業株式會社
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