马达、压缩机和制冷循环装置的制作方法

1.本公开涉及马达、压缩机和制冷循环装置。


背景技术：

2.马达具备具有永磁铁的转子、以及包围转子的环状的定子。定子具有多个槽，在槽中收纳绕组(例如专利文献1)。在绕组中，代替以往的铜线而使用铝线的情况正在增加。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：国际公开2020/044420号(例如参照图2)


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.这里，从转子的永磁铁出来的磁通以包围定子的槽的方式流动并返回到转子。即，以包围槽的方式形成磁路。在以往的马达中，槽的面积比较大，因此，磁路的长度长，存在铁损变大的倾向。
8.另一方面，当减小槽的面积时，绕组中产生的热蓄积在槽内，绕组的温度容易上升。铝线与铜线相比，电阻高，容易发热。当绕组的温度上升时，电阻上升，铜损增加，导致马达效率的降低。
9.本公开正是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于，抑制马达效率的降低。
10.用于解决课题的手段
11.本公开的马达具有：转子，其具有以轴线为中心的环状的转子铁芯、以及安装于转子铁芯的永磁铁；以及定子，其具有定子铁芯、绝缘部以及绕组，该定子铁芯具有从以轴线为中心的径向的外侧包围转子的铁芯背部、从铁芯背部朝向转子延伸的齿、以及在以轴线为中心的周向上与齿相邻的槽，该绝缘部安装于齿，该绕组具有由铝形成的导体，且隔着绝缘部卷绕于齿。转子铁芯的半径dr、定子铁芯的半径ds和槽的面积s满足25mm≤dr≤30mm、0.47≤dr/ds≤0.56、以及0.089≤s/dr2≤0.224。
12.发明效果
13.根据本公开，能够减少铁损和铜损，由此，能够抑制马达效率的降低。
附图说明
14.图1是示出实施方式1的马达的剖视图。
15.图2是示出实施方式1的定子的一部分的剖视图。
16.图3是示出实施方式1的齿、绝缘部和绕组的剖视图。
17.图4是示出实施方式1的绕组的截面构造的示意图。
18.图5是示出比较例1的马达的剖视图(a)和示出定子的一部分的剖视图(b)。
19.图6是示出比较例2的马达的剖视图(a)和示出定子的一部分的剖视图(b)。
20.图7是示出比较例3的马达的剖视图(a)和示出定子的一部分的剖视图(b)。
21.图8是示出比较例4的马达的剖视图(a)和示出定子的一部分的剖视图(b)。
22.图9是示出转子铁芯和定子铁芯的半径比dr/ds与铁损之间的关系的曲线图。
23.图10是示出槽面积s和转子铁芯的半径的平方之比s/dr2与铁损之间的关系的曲线图。
24.图11是示出实施方式2的马达的剖视图。
25.图12是示出实施方式2的定子的一部分的剖视图(a)、以及示出齿、绝缘部和绕组的剖视图(b)。
26.图13是示出实施方式2的一个结构例中的齿、绝缘体和绝缘膜的示意图。
27.图14是示出比较例的定子的一部分的剖视图(a)、以及示出齿、绝缘部和绕组的剖视图(b)。
28.图15是示出实施方式3的马达的剖视图。
29.图16是示出变形例的马达的剖视图。
30.图17是示出能够应用各实施方式和变形例的马达的压缩机的纵剖视图。
31.图18是示出能够应用图17的压缩机的制冷循环装置的图。
具体实施方式
32.实施方式1
33.《马达的结构》
34.图1是示出实施方式1的马达100的横剖视图。图1所示的马达100是3相同步马达。马达100例如被用于压缩机300(图17)，由逆变器7来进行驱动控制。
35.马达100具备具有作为旋转轴的轴6的转子5、以及以包围转子5的方式设置的定子1。在定子1与转子5之间形成有例如0.3～1.0mm的气隙。定子1组装于后述的压缩机300(图17)的密闭容器301的内侧。
36.下面，将转子5的旋转中心、即作为轴6的中心轴的轴线ax的方向设为“轴向”。将以轴线ax为中心的径向设为“径向”。将以轴线ax为中心的周向设为“周向”，在图1等中用箭头r表示。
37.《转子的结构》
38.转子5具有以轴线ax为中心的圆筒状的转子铁芯50、以及安装于转子铁芯50的永磁铁55。转子铁芯50是在轴向上层叠多个电磁钢板并通过铆接等进行固定而成的。
39.电磁钢板的板厚为0.1～0.7mm，这里为0.35mm。在转子铁芯50的径向的中心形成有中心孔53。轴6通过热压配合或压入而固定于转子铁芯50的中心孔53。转子铁芯50具有圆周状的外周。
40.转子铁芯50具有半径dr。半径dr是从轴线ax到转子铁芯50的外周为止的距离。转子铁芯50的半径dr为25～30mm，作为一例，为29.25mm。
41.沿着转子铁芯50的外周形成有供永磁铁55插入的多个磁铁插入孔51。1个磁铁插入孔51相当于1个磁极，相邻的磁铁插入孔51之间成为极间部。这里，磁铁插入孔51的数量为6。换言之，极数为6。但是，极数不限于6，只要是2以上即可。
42.磁铁插入孔51在与穿过其周向中心即极中心的径向的直线垂直的方向上呈直线
状延伸。在各磁铁插入孔51中各插入1个永磁铁55。另外，也可以在各磁铁插入孔51中配置2个以上的永磁铁55。此外，磁铁插入孔51不限于直线状，例如也可以呈v字状延伸。
43.永磁铁55为平板状，在转子铁芯50的周向上具有宽度，在径向上具有厚度。永磁铁55例如由包含钕(nd)、铁(fe)和硼(b)的稀土类磁铁形成。
44.另外，稀土类磁铁具有矫顽力随着温度的上升而降低的性质，降低率为-0.5～-0.6％/k。为了在产生压缩机中设想的最大负载时不产生稀土类磁铁的退磁，需要1100～1500a/m的矫顽力。为了在150℃的环境温度下确保该矫顽力，需要常温即20℃下的矫顽力为1800～2300a/m。
45.因此，也可以在稀土类磁铁中添加镝(dy)。在未添加dy的状态下，稀土类磁铁的常温下的矫顽力为1800a/m，通过添加2wt％的dy，稀土类磁铁的常温下的矫顽力成为2300a/m。但是，dy的添加成为制造成本增加的原因，还导致残留磁通密度的降低。因此，优选不添加dy，或者使dy的添加量尽可能地少。
46.在转子铁芯50中，在磁铁插入孔51的周向两端部形成有作为泄漏磁通抑制孔的磁通屏障52。在磁通屏障52与转子铁芯50的外周之间形成有薄壁部。为了抑制相邻的磁极间的磁通短路，薄壁部的宽度被设定为与转子铁芯50的电磁钢板的板厚相同。
47.《定子的结构》
48.定子1具有从径向外侧包围转子铁芯50的定子铁芯10、以及卷绕于定子铁芯10的绕组3。定子铁芯10是在轴向上层叠多个电磁钢板并通过铆接等进行固定而成的。电磁钢板的板厚为0.1～0.7mm，特别优选为0.35mm。
49.定子铁芯10具有以轴线ax为中心的环状的铁芯背部11、以及从铁芯背部11向径向内侧延伸的多个齿12。铁芯背部11具有内周11a(图2)和外周11b。
50.定子铁芯10具有半径ds。半径ds是从轴线ax到铁芯背部11的外周11b为止的距离。定子铁芯10的半径ds例如为53.5mm。
51.齿12在周向上以一定间隔形成。这里，齿12的数量为9。但是，齿12的数量不限于9，只要是2以上即可。在周向上相邻的齿12之间形成有收纳绕组3的空间即槽13。槽13的数量与齿12的数量相同，这里为9。
52.将与轴线ax垂直的面中的槽13的面积简称为“槽13的面积”。此外，将定子铁芯10的9个槽13的面积的总和称为“槽面积s”。实施方式1的定子铁芯10中的槽面积s例如为93.5mm2。
53.图2是示出定子1的一部分的剖视图。将穿过齿12的周向中心的径向的直线设为齿中心线t。齿12在其径向内侧的端部具有齿顶面12a。齿顶面12a与转子5对置。齿12的包含齿顶面12a的末端部比齿12的其他部分向周向两侧突出。
54.齿12在其周向的两端具有侧面12b。侧面12b与齿中心线t平行。相对于齿12的侧面12b在径向内侧即转子5侧形成有相对于齿中心线t倾斜的倾斜面12c，在倾斜面12c与齿顶面12a之间形成有端面12d。
55.铁芯背部11的内周11a从齿12的侧面12b的根部起相对于该侧面12b以90度的角度呈直线状延伸。但是，铁芯背部11的内周11a也可以从齿12的侧面12b的根部起呈圆弧状延伸。
56.在定子铁芯10的槽13的内表面安装有作为绝缘部的绝缘膜20。绝缘膜20由聚对苯
二甲酸乙二醇酯(pet)等树脂形成。
57.绝缘膜20具有覆盖齿12的侧面12b的第1部分21、覆盖铁芯背部11的内周11a的第2部分22、以及覆盖齿12的倾斜面12c和端面12d的第3部分23。
58.此外，在定子铁芯10的轴向端部设置有作为绝缘部的绝缘体25(参照图12的(b))。绝缘体25例如由聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)等树脂形成。绕组3隔着绝缘膜20和绝缘体25卷绕于齿12。
59.绕组3由磁导线形成，以集中卷绕的方式卷绕于各齿12。绕组3针对1个齿12的匝数例如为80匝。绕组3以3相y接线的方式进行接线。绕组3的线径和匝数根据马达100的要求特性、供给电压和槽13的面积来设定。
60.图3是示出齿12、绝缘膜20和绕组3的剖视图。绕组3呈堆叠状卷绕于齿12的侧面12b。堆叠是指，以绕组3的第k+1层(k≥1)的1个绕组部分(图3中用标号w表示)与第k层的2个绕组部分接触的方式卷绕。
61.绕组3呈堆叠状卷绕，由此，能够提高槽13中的绕组3的占空系数。占空系数是槽13内的绕组部分的截面面积的总和相对于该槽13的面积的比例。此外，绕组3呈堆叠状卷绕，由此，绕组部分彼此的接触面积增加，能够高效地将绕组3的热散热到定子铁芯10，抑制了绕组3的温度上升。
62.在图3中，为了便于图示，将绕组3表示为4层，但是，绕组3的层数是任意的。此外，绕组3不仅与绝缘膜20的第1部分21接触，也可以与第2部分22和第3部分23接触。
63.图4是示出绕组3的截面形状的图。绕组3具有导体31和包围导体31的覆膜32。导体31由铝形成。覆膜32由绝缘性的树脂、例如聚酯酰亚胺或聚酰胺酰亚胺形成。这样，导体由铝形成的绕组也称为铝线。
64.覆膜32的厚度比导体31的外径薄，因此，导体31的外径能够视为绕组3的外径d1。绕组3的外径d1为0.7～1.2mm。
65.《作用》
66.接着，对实施方式1的作用进行说明。如图1中标号l所示，从转子5流入定子铁芯10的磁通在槽13的周围流动并返回到转子5。因此，在定子铁芯10内，以包围槽13的周围的方式形成磁路。定子1中产生的铁损依赖于定子铁芯10内的磁路的长度。因此，槽面积s越大，则铁损越大，槽面积s越小，则铁损越小。
67.此外，转子5的截面面积(dr2×
π)越大，则搭载于转子5的永磁铁55越大，流入定子铁芯10的磁通增加。因此，这里，作为表示定子1中的铁损的产生容易度的指标，使用将槽面积s乘以转子铁芯50的半径dr的平方而得到的s/dr2。
68.这里，对实施方式1的马达100中包含的具体的结构例1～3进行说明。实施方式1的结构例1～3的马达100具有参照图1说明的形状，转子铁芯50的半径dr和槽面积s不同。
69.在实施方式1的结构例1的马达100中，转子铁芯50的半径dr为29.25mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为93.5mm2。该情况下，转子铁芯50和定子铁芯10的半径之比(以下简称为半径比)dr/ds为0.55。此外，槽面积s和转子铁芯50的半径dr的平方之比s/dr2为0.109。
70.在结构例2的马达100中，转子铁芯50的半径dr为30.0mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为80.0mm2。该情况下，半径比dr/ds为0.56，槽面积s和半径dr的平方之比
s/dr2为0.089。
71.在结构例3的马达100中，转子铁芯50的半径dr为25.0mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为140.0mm2。该情况下，半径比dr/ds为0.47，槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2为0.224。
72.接着，说明与实施方式1的结构例1～3进行对比的比较例1～7。
73.图5的(a)是示出比较例1的马达101的剖视图。比较例1的马达101为6极9槽。转子铁芯50的半径dr为24.0mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为132.0mm2。该情况下，半径比dr/ds为0.45，槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2为0.229。
74.图5的(b)是示出比较例1的马达101的定子1的一部分的剖视图。比较例1的铁芯背部11的内周11a从齿12的侧面12b的根部起相对于侧面12b以90度的角度呈直线状延伸。绕组3在图5的(b)中简略地示出，但是，呈堆叠状卷绕于齿12。
75.图6的(a)是示出比较例2的马达102的剖视图。比较例2的马达102为6极9槽。转子铁芯50的半径dr为24.0mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为144.6mm2。该情况下，半径比dr/ds为0.45，槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2为0.251。
76.图6的(b)是示出比较例2的马达102的定子1的一部分的剖视图。比较例2的铁芯背部11的内周11a从齿12的侧面12b的根部起相对于侧面12b以90度的角度呈直线状延伸。绕组3在图6的(b)中简略地示出，但是，呈堆叠状卷绕于齿12。
77.图7的(a)是示出比较例3的马达103的剖视图。比较例3的马达103为6极9槽。转子铁芯50的半径dr为32.0mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为79.2mm2。该情况下，半径比dr/ds为0.60，槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2为0.077。
78.图7的(b)是示出比较例3的马达103的定子1的一部分的剖视图。比较例3的铁芯背部11的内周11a从齿12的侧面12b的根部起相对于侧面12b以90度的角度呈直线状延伸。绕组3在图7的(b)中简略地示出，但是，呈堆叠状卷绕于齿12。
79.图8的(a)是示出比较例4的马达104的剖视图。比较例4的马达104为6极9槽。转子铁芯50的半径dr为32.0mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为69.9mm2。该情况下，半径比dr/ds为0.60，槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2为0.068。
80.图8的(b)是示出比较例4的马达104的定子1的一部分的剖视图。比较例4的铁芯背部11的内周11a从齿12的侧面12b的根部起相对于侧面12b以90度的角度呈直线状延伸。绕组3在图8的(b)中简略地示出，但是，呈堆叠状卷绕于齿12。
81.比较例5的马达具有与比较例2的马达102(图6的(a))相同的形状，转子铁芯50的半径dr为22.0mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为150.0mm2。半径比dr/ds为0.41，槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2为0.310。
82.比较例6的马达具有与比较例2的马达102(图6的(a))相同的形状，转子铁芯50的半径dr为20.0mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为154.0mm2。半径比dr/ds为0.37，槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2为0.385。
83.比较例7的马达具有与比较例4的马达104(图8的(a))相同的形状，转子铁芯50的半径dr为34.0mm，定子铁芯10的半径ds为53.5mm，槽面积s为69.9mm2。半径比dr/ds为0.64，槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2为0.060。
84.接着，对实施方式1的结构例1～3和比较例1～7的马达的铁损的测定结果进行说
明。铁损是通过基于jis_c2550的爱普斯坦试验而测定的。结构例1～3和比较例1～7的马达的轴向长度相同。
85.图9是示出转子铁芯50和定子铁芯10的半径比dr/ds与铁损之间的关系的曲线图。横轴表示半径比dr/ds，纵轴表示铁损w。此外，在图9中，实施方式1的结构例1～3的数据用点e1～e3表示，比较例1～7的数据用点c1～c7表示。
86.根据图9可知，在转子铁芯50和定子铁芯10的半径比dr/ds处于0.47～0.56的范围内的情况下，铁损最低。当半径比dr/d2小于0.47时，铁损增加，即使大于0.56，铁损也增加。
87.图10是示出槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2与铁损之间的关系的曲线图。横轴表示槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2，纵轴表示铁损w。此外，在图10中，实施方式1的结构例1～3的数据用点e1～e3表示，比较例1～7的数据用点c1～c7表示。
88.根据图10可知，在槽面积s和半径dr的平方之比s/dr2处于0.089～0.224的范围内的情况下，铁损最低。当半径比dr/d2小于0.089时，铁损增加，即使大于0.224，铁损也增加。
89.在比较例1的马达101(图5的(a))中，槽面积s大，包围槽13的磁路长，因此，如图9、10所示，铁损大。此外，转子铁芯50的半径dr为24mm，较小，因此，能够安装于转子5的永磁铁55变小，马达输出降低。
90.在比较例2的马达102(图6的(a))中，槽面积s大，包围槽13的磁路长，因此，如图9、10所示，铁损大。此外，转子铁芯50的半径dr为24mm，较小，因此，与比较例1同样，马达输出降低。
91.而且，在该比较例2中，槽面积s为144.6mm2，较大，因此，绕组3的占空系数变小。当绕组3的占空系数变小时，槽13内的绕组部分彼此的接触面积减小，散热性降低，绕组3的温度上升。当绕组3的温度上升时，绕组电阻增加，铜损增加，马达效率降低。
92.在比较例3的马达103(图7的(a))中，相对于定子铁芯10的半径ds，转子铁芯50的半径dr大，因此，定子铁芯10的径向尺寸小，磁阻增加，其结果是，如图9、10所示，铁损变大。此外，槽面积s为79.2mm2，较小，因此，绕组3的匝数变少，马达输出降低。此外，当在槽13中不合理地收纳绕组3时，绕组3可能损伤。
93.在比较例4的马达104(图8的(a))中，相对于定子铁芯10的半径ds，转子铁芯50的半径dr大，因此，定子铁芯10的径向尺寸小，磁阻增加，其结果是，如图9、10所示，铁损变大。此外，槽面积s为69.9mm2，较小，因此，与比较例3同样，马达输出降低。此外，容易在槽13内蓄积热，散热性降低。
94.此外，关于比较例5～7的马达，也如图9、10所示，铁损大。
95.与此相对，在实施方式1的马达100中，转子铁芯50的半径dr、定子铁芯10的半径ds和槽面积s满足0.47≤dr/ds≤0.56和0.089≤s/dr2≤0.224。因此，如图9、图10所示，能够减少定子1中的铁损。
96.此外，转子铁芯50的半径dr为25mm～30mm，因此，能够在转子铁芯50安装充分大小的永磁铁55，能够抑制马达输出的降低。此外，定子铁芯10的径向尺寸不会过小，因此，能够抑制定子铁芯10中的磁阻的增加。
97.此外，槽面积s为80mm2以上，因此，能够确保绕组3的充分的匝数，能够抑制马达输出的降低。此外，槽面积s为140mm2以下，因此，能够提高槽13内的绕组3的占空系数，能够增加绕组部分彼此的接触面积而提高散热性。由此，能够抑制由于温度上升而引起的铜损的
增加，抑制马达输出的降低。
98.此外，在槽13内，绕组3呈堆叠状卷绕于齿12，因此，能够增加绕组部分彼此的接触面积，高效地将绕组3中产生的热散热到定子铁芯10。由此，能够抑制由于温度上升而引起的铜损的增加，抑制马达效率的降低。
99.另外，定子铁芯10的电磁钢板的板厚为0.1～0.7mm，但是，特别优选为0.35mm。电磁钢板越厚，则越廉价且强度越高，但是，越容易产生铁损。如果定子铁芯10的电磁钢板的板厚为0.35mm，则能够在不产生制造成本的上升和强度降低的情况下减少铁损。
100.另一方面，转子铁芯50的电磁钢板的板厚也可以比定子铁芯10的电磁钢板的板厚厚。这是因为，在定子铁芯10中，从转子5流入的磁通由于转子5的旋转而大幅变化，与此相对，在转子铁芯50固定有永磁铁55，与转子5的旋转相伴的转子铁芯50内的磁通的变化小，因此，转子铁芯50中产生的铁损比较小。
101.此外，绕组3为铝线，与铜线相比为高电阻，但是，绕组3的线径为0.7～1.2mm，比一般的铜线的线径粗，因此，能够抑制绕组电阻的增加。特别地，如上所述，槽面积s为80～140mm2，因此，能够提高槽13内的绕组3的占空系数，能够抑制马达效率的降低。
102.此外，转子5的永磁铁55由稀土类磁铁形成，稀土类磁铁在高温下容易退磁。如上所述，绕组3中产生的热被高效地散热，抑制了马达100整体的温度上升，因此，能够抑制永磁铁55的高温下的退磁。
103.此外，当增加转子5的极数时，退磁耐力提高，但是，电频率增加，铁损增加。实施方式1的马达100为6极9槽，因此，能够减少铁损而不降低退磁耐力。
104.《实施方式的效果》
105.如以上说明的那样，在实施方式1的定子1中，转子铁芯50的半径dr、定子铁芯10的半径ds和槽面积s满足
106.25mm≤dr≤30mm、
107.0.47≤dr/ds≤0.56、以及
108.0.089≤s/dr2≤0.224。
109.因此，能够减少定子1的铁损和铜损，抑制马达输出的降低。
110.此外，槽面积s为140mm2以下，因此，能够提高槽13内的绕组3的占空系数，提高散热性。其结果是，能够抑制由于温度上升而引起的绕组电阻的增加而导致的铜损的增加。此外，槽面积s为80mm2以上，因此，能够确保绕组3的充分的匝数，抑制马达输出的降低。
111.实施方式2
112.接着，对实施方式2进行说明。图11是示出实施方式2的马达100a的剖视图。实施方式2的马达100a与实施方式1的马达100的不同之处在于，定子1a的齿12具有阶梯部121。
113.图12的(a)是示出马达100a的定子1a的一部分的剖视图。图12的(b)是与图12的(a)所示的齿12的齿中心线t垂直的面的剖视图。
114.如图12的(b)所示，将齿12的轴向的端面称为轴向端面12e。在齿12的轴向端面12e的周向两侧(即齿12的宽度方向两侧)形成有阶梯部121。阶梯部121形成于齿12的轴向端面12e与侧面12b相交的拐角部分。
115.在齿12的轴向端面12e安装有绝缘体25。绝缘体25为树脂成型体，以覆盖齿12的轴向端面12e的方式被安装。
116.此外，绝缘体25在其周向两侧即齿12的宽度方向两侧具有与定子1a的阶梯部121卡合的卡合部25a。通过卡合部25a和阶梯部121的卡合，绝缘体25被安装于齿12。
117.绝缘体25在周向两侧具有曲面25b，以使卷绕于该绝缘体25的周围的绕组3不会产生损伤。由此，能够抑制卷绕于绝缘体25的绕组3的损伤。
118.如图12的(a)所示，在齿12的侧面12b安装有实施方式1中说明的绝缘膜20。绝缘膜20除了覆盖齿12的侧面12b以外，还覆盖铁芯背部11的内周11a、齿12的倾斜面12c和端面12d。
119.绕组3隔着绝缘膜20和绝缘体25卷绕于齿12。绝缘膜20的厚度薄，因此，容易将绕组3卷绕于齿12。因此，能够提高槽13中的绕组3的占空系数，提高散热性，抑制铜损。
120.绝缘体25由pbt形成。pbt具有比一般的绝缘体中使用的液晶聚合物(lcp)高的热传导率。因此，容易将绕组3中产生的热经由绝缘体25传递到定子铁芯10。由此，能够抑制由于温度上升而引起的绕组电阻的增加，抑制马达效率的降低。
121.图13是示出绝缘体25的一个结构例的示意图。也可以在绝缘体25形成作为保持绝缘膜20的轴向端部的保持部的槽部25c。
122.如果这样构成，则能够通过绝缘体25的槽部25c保持绝缘膜20，因此，能够简单地进行绝缘膜20相对于定子铁芯10的安装。
123.此外，也可以在绝缘体25的内部形成空洞部25d。通过形成空洞部25d，散热表面积增加，散热性提高，此外，绝缘体25的重量也变轻。另外，绝缘体25中的空洞部25d的形成位置是任意的。
124.图14的(a)是示出比较例的马达的定子的一部分的剖视图。图14的(b)是与图14的(a)所示的齿12的齿中心线t垂直的面的剖视图。
125.在图14的(a)、(b)所示的比较例中，未在齿12的轴向端面12e设置阶梯部。在齿12的轴向端面12e安装有绝缘体26。
126.绝缘体26在周向两侧具有曲面26b，以使卷绕于该绝缘体26的周围的绕组3不会产生损伤。因此，在绝缘体26中，需要与形成曲面26b相应的程度的轴向高度。其结果是，如图14的(b)所示，齿12及其轴向两侧的绝缘体26合起来的轴向尺寸l2变长。
127.与此相对，在实施方式2中，齿12在轴向端面12e具有阶梯部121，绝缘体25具有与阶梯部121卡合的卡合部25a。因此，即使绝缘体25的轴向高度较低，也能够在绝缘体25形成曲面25b。其结果是，如图12的(b)所示，能够缩短齿12及其轴向两侧的绝缘体25合起来的轴向尺寸l1。
128.这样，通过缩短齿12和绝缘体25合起来的轴向尺寸l1，能够缩短绕组3的周长。通过缩短绕组3的周长，能够减少绕组电阻，减少铜损。
129.这里，在齿12的轴向两端，由于形成阶梯部121而使磁路变窄，因此，可能由于磁饱和而使铁损增加。但是，如实施方式1中说明的那样，转子铁芯50的半径dr、定子铁芯10的半径ds和槽面积s满足
130.25mm≤dr≤30mm、
131.0.47≤dr/ds≤0.56、以及
132.0.089≤s/dr2≤0.224，
133.由此，能够抑制定子1a中的铁损的增加，抑制马达效率的降低。
134.这里，在齿12的侧面12b侧形成阶梯部121，但是，也可以在铁芯背部11的内周11a侧形成阶梯部。或者，也可以在齿12的倾斜面12c侧或端面12d侧形成阶梯部。换言之，在定子铁芯10的轴向端面、且面向槽13的部分形成阶梯部即可。
135.此外，这里，在齿12的轴向两端安装绝缘体25，但是，也可以仅在齿12的轴向一端安装绝缘体25。
136.除了上述的方面以外，实施方式2的马达100a与实施方式1的马达100同样地构成。
137.如以上说明的那样，在实施方式2中，在齿12的侧面12b安装有绝缘膜20，在轴向端面12e安装有绝缘体25，因此，能够隔着绝缘膜20和绝缘体25在齿12上卷绕绕组3。
138.此外，在定子铁芯10的轴向端面、且面向槽13的部分形成有阶梯部121，绝缘体25具有与阶梯部121卡合的卡合部25a，因此，能够简单地将绝缘体25安装于齿12。此外，能够缩短绝缘体25和齿12合起来的轴向尺寸，由此，能够缩短绕组3的周长，减少铜损。
139.此外，绝缘体25具有作为保持绝缘膜20的保持部的槽部25c，因此，能够简单地进行绝缘膜20相对于定子铁芯10的安装。
140.实施方式3
141.接着，对实施方式3进行说明。图15是示出实施方式3的马达100b的剖视图。实施方式3的马达100b与实施方式2的马达100a的不同之处在于，在定子1b的铁芯背部11的外周11b形成有槽部14。
142.形成于铁芯背部11的外周11b的槽部14在定子铁芯10的长度的整个区域内沿轴向延伸。因此，在将马达100b安装于压缩机300(图17)时，在压缩机300的密闭容器301(图17)与槽部14之间形成有使制冷剂在轴向上流动的流路。
143.在槽13内配置于径向内侧(接近转子5的一侧)的绕组3容易被在定子1b与转子5之间的间隙中流动的制冷剂冷却。与此相对，在槽13内配置于径向外侧(接近铁芯背部11的一侧)的绕组3不容易被冷却。
144.在实施方式3中，制冷剂在铁芯背部11的外周11b的槽部14中流动，因此，能够对在槽13内配置于径向外侧的绕组3中产生的热进行散热。由此，能够抑制绕组3的温度上升。
145.优选铁芯背部11的槽部14形成于穿过齿12的周向中心的径向的直线即齿中心线t上。通过这样配置槽部14，能够使槽部14尽可能地不遮挡定子铁芯10内的磁通，能够抑制铁损的增加。
146.除了上述的方面以外，实施方式3的马达100b与实施方式2的马达100a同样地构成。
147.如以上说明的那样，在实施方式3中，在定子1b的铁芯背部11的外周11b形成有槽部14，因此，能够提高绕组3的散热性，由此，能够抑制绕组3的温度上升，抑制马达效率的降低。
148.另外，也可以在实施方式1的定子1的铁芯背部11的外周11b(图1)形成与实施方式3的槽部14相同的槽部。
149.变形例
150.接着，说明针对实施方式1～3的变形例。图16是示出变形例的马达100c的剖视图。变形例的马达100c中，定子1c的定子铁芯10是通过将多个分割铁芯17连结成环状而构成的。这里，定子铁芯10由9个分割铁芯17构成，但是，分割铁芯17的数量为2个以上即可。
151.分割铁芯17分别各具有1个齿12。在相邻的分割铁芯17之间形成有分割面18。分割铁芯17通过形成于分割面18的外周侧的铆接部19或薄壁部而彼此连结。此外，也可以将分割铁芯17设为彼此独立的部件，在分割面18处进行焊接。
152.在分割铁芯17的槽13的内表面安装有实施方式1中说明的绝缘膜20。此外，也可以在分割铁芯17的轴向端面安装实施方式2中说明的绝缘体25(图12的(b))。
153.此外，也可以在分割铁芯17的轴向端面中面向槽13的部分形成实施方式2中说明的阶梯部121(图12的(a))。
154.在组装定子1c时，在使连结了分割铁芯17的定子铁芯10呈直线状展开的状态下，在分割铁芯17安装绝缘膜20和绝缘体25。然后，隔着绝缘膜20和绝缘体25在分割铁芯17的齿12上卷绕绕组3。然后，通过将定子铁芯10组装成圆环状，得到环状的定子铁芯10。
155.在该变形例中，能够在使分割铁芯17呈直线状展开的状态下，进行绝缘膜20和绝缘体25的安装以及绕组3的卷绕。因此，能够简单地安装绝缘膜20和绝缘体25，此外，能够简单地呈堆叠状卷绕绕组3。由此，能够提高绕组3的占空系数，进一步提高散热性。
156.《压缩机》
157.图17是示出能够应用各实施方式和变形例的马达的压缩机300的纵剖视图。压缩机300是旋转压缩机，例如被用于制冷循环装置400(图18)。
158.压缩机300具有压缩机构部310、对压缩机构部310进行驱动的马达100、连结压缩机构部310和马达100的轴6、以及收纳它们的密闭容器301。这里，轴6的轴向为铅垂方向，马达100相对于压缩机构部310配置于上方。
159.密闭容器301是由钢板形成的容器。马达100的定子1通过热压配合、压入或焊接等组装于密闭容器301的内侧。在密闭容器301的上部设置有将制冷剂排出到外部的排出管307、以及用于向马达100供给电力的端子305。此外，在密闭容器301的外部安装有贮藏制冷剂气体的储罐302。在密闭容器301的底部贮留有对压缩机构部310的轴承部进行润滑的冷冻机油。
160.压缩机构部310具备具有气缸室312的气缸部311、固定于轴6的旋转活塞314、将气缸室312的内部分成吸入侧和压缩侧的叶片、以及封闭气缸室312的轴向两端部的上部框架316和下部框架317。
161.上部框架316和下部框架317均具有将轴6支承为能够旋转的轴承部。在上部框架316和下部框架317分别安装有上部排出消声器318和下部排出消声器319。
162.在气缸部311设置有以轴线ax为中心的圆筒状的气缸室312。轴6的偏心轴部61位于气缸室312的内部。偏心轴部61具有相对于轴线ax偏心的中心。旋转活塞314嵌合于偏心轴部61的外周。当马达100旋转时，旋转活塞314在气缸室312内进行偏心旋转。
163.在气缸部311形成有向气缸室312内吸入制冷剂气体的吸入口313。在密闭容器301安装有与吸入口313连通的吸入管303，经由该吸入管303从储罐302向气缸室312供给制冷剂气体。
164.压缩机构部310的行程容积即气缸部311的容积为6～18cc。
165.从制冷循环装置400(图18)的制冷剂回路向压缩机300混合供给低压的制冷剂气体和液体制冷剂，但是，在液体制冷剂流入压缩机构部310而被压缩时，会造成压缩机构部310的故障。因此，利用储罐302对液体制冷剂和制冷剂气体进行分离，仅将制冷剂气体供给
到压缩机构部310。
166.在压缩机300的端子305连接有来自对马达100进行驱动控制的逆变器7的引出线。马达100由逆变器7进行pwm(pulse width modulation：脉冲宽度调制)控制。
167.压缩机300的动作如下所述。在从逆变器7经由端子305向定子1的绕组3供给电流时，通过由电流产生的旋转磁场和转子5的永磁铁55的磁场的作用使转子5旋转。
168.经由吸入口313从储罐302向压缩机构部310的气缸室312吸入低压的制冷剂气体。在气缸室312内，轴6的偏心轴部61和安装于该偏心轴部61的旋转活塞314进行偏心旋转，在气缸室312内对制冷剂进行压缩。
169.在气缸室312中被压缩后的制冷剂通过未图示的排出口和排出消声器318、319被排出到密闭容器301内。被排出到密闭容器301内的制冷剂通过马达100的孔部等在密闭容器301内上升，从排出管307排出，被送出到制冷循环装置400(图18)的制冷剂回路。
170.各实施方式和变形例的马达通过抑制铁损和铜损而具有较高的马达效率。因此，通过在压缩机300的驱动源中使用该马达，能够提高压缩机300的运转效率。
171.在将马达100的转速设为恒定时，越增大压缩机构部310的行程容积，则马达100的转矩越降低。如实施方式1中说明的那样，如果使用转子铁芯50的半径dr、定子铁芯10的半径ds和槽面积s满足25mm≤dr≤30mm、0.47≤dr/ds≤0.56和0.089≤s/dr2≤0.224的马达100，则能够在行程容积为6～18cc的范围内减少铁损和铜损。
172.此外，马达100由逆变器7进行驱动控制，因此，能够抑制马达100的负载变动。由此，能够进行压缩机300的稳定运转。
173.《制冷循环装置》
174.接着，对能够应用图17的压缩机300的制冷循环装置400进行说明。图18是示出制冷循环装置400的图。制冷循环装置400例如是空调装置，具有压缩机401、冷凝器402、节流装置(减压装置)403和蒸发器404。压缩机401、冷凝器402、节流装置403和蒸发器404由制冷剂配管407连结而构成制冷循环。制冷剂按照压缩机401、冷凝器402、节流装置403和蒸发器404的顺序进行循环。
175.压缩机401、冷凝器402和节流装置403设置于室外机410。压缩机401由参照图20说明的压缩机300构成。在室外机410设置有向冷凝器402吹送空气的室外送风机405。蒸发器404设置于室内机420。在该室内机420设置有向蒸发器404吹送空气的室内送风机406。
176.制冷循环装置400的动作如下所述。压缩机401对吸入的制冷剂进行压缩后将其送出。冷凝器402进行从压缩机401流入的制冷剂和室外的空气的热交换，对制冷剂进行冷凝而使其液化，将其送出到制冷剂配管407。室外送风机405向冷凝器402供给室外的空气。节流装置403对在制冷剂配管407中流动的制冷剂的压力进行调整。
177.蒸发器404进行通过节流装置403而成为低压状态的制冷剂和室内的空气的热交换。制冷剂夺走空气的热而蒸发，被送出到制冷剂配管407。室内送风机406将通过蒸发器404而被夺走热的空气供给到室内。
178.各实施方式和变形例的马达通过抑制铁损和铜损而具有较高的马达效率。因此，通过在制冷循环装置400的压缩机401中使用该马达，能够提高制冷循环装置400的运转效率。
179.以上说明的各实施方式的特征和各变形例的特征能够彼此组合。
180.标号说明
181.1：定子；1a、1b、1c、2：绝缘体；3：绕组；5：转子；6：轴；7：逆变器；10：定子铁芯；11：铁芯背部；12：齿；12b：侧面；12e：轴向端面；13：槽；14：槽部；20：绝缘膜；25：绝缘体；25c：槽部；31：导体；32：覆膜；50：转子铁芯；51：磁铁插入孔；52：磁通屏障；53：中心孔；55：永磁铁；100、100a、100b、100c：马达；121：阶梯部；300：压缩机；301：密闭容器；310：压缩机构部；311：气缸部；400：制冷循环装置；401：压缩机；402：冷凝器；403：节流装置；404：蒸发器。

技术特征：
1.一种马达，其具有：转子，其具有以轴线为中心的环状的转子铁芯、以及安装于所述转子铁芯的永磁铁；以及定子，其具有定子铁芯、绝缘部以及绕组，所述定子铁芯具有从以所述轴线为中心的径向的外侧包围所述转子的铁芯背部、从所述铁芯背部朝向所述转子延伸的齿、以及在以所述轴线为中心的周向上与所述齿相邻的槽，所述绝缘部安装于所述齿，所述绕组具有由铝形成的导体，且隔着所述绝缘部卷绕于所述齿，所述转子铁芯的半径dr、所述定子铁芯的半径ds和所述槽的面积s满足25mm≤dr≤30mm、0.47≤dr/ds≤0.56、以及0.089≤s/dr2≤0.224。2.根据权利要求1所述的马达，其中，进而，所述槽的面积s为80mm2以上且140mm2以下。3.根据权利要求1或2所述的马达，其中，所述绝缘部具有配置于所述齿的所述轴线的方向的端面的绝缘体。4.根据权利要求3所述的马达，其中，在所述定子铁芯的所述轴线的方向的端面，在面向所述槽的部分形成有阶梯部，所述绝缘体具有与所述阶梯部卡合的卡合部。5.根据权利要求3或4所述的马达，其中，所述绝缘部具有配置于所述齿的所述周向的端面的绝缘膜，所述绝缘体具有保持所述绝缘膜的保持部。6.根据权利要求3～5中的任意一项所述的马达，其中，所述绝缘体由聚对苯二甲酸丁二醇酯形成。7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的马达，其中，所述绕组的线径为0.7mm以上且1.2mm以下。8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的马达，其中，所述绕组呈堆叠状卷绕于所述齿。9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的马达，其中，所述转子具有6个磁极，所述定子具有9个槽。10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的马达，其中，所述定子铁芯由电磁钢板的层叠体形成，所述电磁钢板的板厚为0.35mm。11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的马达，其中，在所述定子的外周形成有在所述轴线的方向上延伸的槽部，所述槽部位于穿过所述齿的中心的所述径向的直线上。12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的马达，其中，所述转子的所述永磁铁由稀土类磁铁形成。13.根据权利要求1～12中的任意一项所述的马达，其中，
所述马达由逆变器来控制。14.一种压缩机，其具有：权利要求1～13中的任意一项所述的马达；以及压缩机构部，其由所述马达来驱动。15.根据权利要求14所述的压缩机，其中，所述压缩机构部具有气缸部，所述气缸部的容积为6cc～18cc。16.一种制冷循环装置，其具有权利要求14或15所述的压缩机、冷凝器、减压装置和蒸发器。

技术总结
马达具有：转子，其具有以轴线为中心的环状的转子铁芯、以及安装于转子铁芯的永磁铁；以及定子，其具有定子铁芯、绝缘部以及绕组，该定子铁芯具有从以轴线为中心的径向的外侧包围转子的铁芯背部、从铁芯背部朝向转子延伸的齿、以及在以轴线为中心的周向上与齿相邻的槽，该绝缘部安装于齿，该绕组具有由铝形成的导体，且隔着绝缘部卷绕于齿。转子铁芯的半径Dr、定子铁芯的半径Ds和槽的面积S满足25mm≤Dr≤30mm、0.47≤Dr/Ds≤0.56、以及0.089≤S/Dr2≤0.224。≤0.224。≤0.224。


技术研发人员：塚本惠实 仁吾昌弘
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：2021.02.24
技术公布日：2023/10/8