本发明涉及电动机用定子、电动机及旋转压缩机。
背景技术：
目前，例如作为空调用压缩机，使用专利文献1中公开的旋转压缩机。旋转压缩机具备压缩制冷剂的压缩机构、通过轴等与压缩机构连接，用于使压缩机构的旋转元件转动的电动机、以及密闭地收纳压缩机构及电动机的筒型外壳。进而，旋转压缩机具备导入压缩前的制冷剂的制冷剂导入管和排出被旋转压缩机压缩后的制冷剂的制冷剂排出管。
压缩机构及电动机(以下记为“电动机等”。)被热套在与它们大致同直径的金属制筒型外壳内。由此，电动机的例如定子铁芯的外侧周面(及压缩机构的外侧周面)和筒型外壳的内侧周面接触，电动机等被收纳在旋转压缩机内。
为了提高电动机等工作时的静音性、或即使施加冲击也能够对它们进行保持，电动机等被强力紧固在筒型外壳上。其结果是，电动机等中产生强的压缩应力。该压缩应力使电动机的定子铁芯的铁损增大。如果铁损增大，则导致电动机的效率降低。作为解决该课题的技术，可举出专利文献2中记载的技术。
专利文献2中记载的技术具有如下构造：具备本体外壳和电动机，在本体外壳和电动机的定子之间设置规定的间隙，在定子的俯视图中，在筒状轭铁部的外周面设有定子的齿的根数以上的焊点。由此，缓和来自外壳的强压缩应力，进而降低了外壳的刚性，抑制了包括电动机在内的压缩机的噪音。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－254270号公报
专利文献2：日本特开2011－102543号公报
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
但是，在电动机用定子铁芯的外周面形成有沿着其轴向的槽部。该槽部作为在压缩机构中提高压力后的制冷剂的通路起作用。专利文献2中记载的定子铁芯具备在水平剖视时呈圆弧状凹陷的槽部。图5表示具备这种呈圆弧状凹陷的槽部的电动机用定子的来自外壳的压缩应力模拟结果(此外，由于本申请中随附的图5是灰度图，因此，也请一并参照另行以物品提交书提交的图5的彩色图。)。
如图5所示，示出了在圆弧状槽部的底面中央附近、筒状轭铁部内周的齿附近区域、外壳和定子铁芯的接触部位分别施加强力的局部应力的情况。这种局部应力不仅使定子铁芯的铁损增大，而且还会在较薄的电磁钢板层叠而成的定子铁芯上产生层叠方向(以下，有时将该方向称为“旋转轴向”或“轴向”。)的形状变形。
另外，在专利文献2记载的技术中，上述外壳和定子铁芯的接触部位与焊点部位对应。因此，也会对焊点施加过度的应力，所以焊点和电动机的卡合强度可能产生问题。
本发明是鉴于上述课题而开发的，其目的在于，提供一种电动机用定子，即使在不使用焊点等而通过外壳强力地热套的情况下，也能够大幅降低定子铁芯内产生的压缩应力。另外，其目的在于，提供一种具备该电动机用定子的电动机、及旋转压缩机。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明提供一种电动机用定子，其具备：定子铁芯，所述定子铁心具备筒状的轭铁部和从该轭铁部的内周面向径向内侧突出的多个齿部；线圈，所述线圈被卷绕在所述齿部，所述电动机用定子的特征在于，
所述电动机用定子还具备沿着轴向形成于所述轭铁部的外周面的多个槽部，
该槽部各自具备：底壁和侧壁，
所述侧壁从所述底壁的侧端边朝向所述轭铁部的径向外侧立起，
所述槽部的角占有率r为0.50～0.70。
在此，所述角占有率是通过下式(1)算出的值。
式(1)：(a°/360°)×p×1.5
在此，a是在所述定子的水平剖视图中，连结所述底壁的一端和所述定子的中心点的线段、与连结所述底壁的另一端和所述定子的中心点的线段之间的角度(°)，p是定子的极数。
另外，更理想的是，所述槽部的角占有率为0.55～0.60。
另外，本发明的电动机用定子中，理想的是，
所述槽部的面积占有率为0.036～0.042。
在此，所述面积占有率是通过下式(2)算出的值。
式(2)：面积s1mm2/面积s2mm2
在此，s1是定子的任意截面中所有槽部的总面积(mm2)，s2是同一截面中的以定子铁芯外径为直径的圆的面积。
进而，本发明的电动机用定子中，理想的是，
在水平剖视图中，所述底壁的宽度比所述齿部的宽度宽。
进而，本发明的电动机用定子中，理想的是，
在水平剖视图中，连结所述底壁的所述侧端边和所述轭铁部的内周面的最小距离的线段(细线)的垂线与所述底壁的宽度方向平行。
进而，本发明的电动机用定子中，理想的是，
在水平剖视图中，所述底壁的轮廓为直线状，
或者，在水平剖视图中，所述底壁的轮廓向径向外侧弯曲，且具有与所述轭铁部外周面的轮廓大致相同的曲率。
进而，本发明的电动机用定子中，理想的是，
在水平剖视图中，所述侧壁从所述底壁的所述侧端边大致垂直地立起。
另外，本发明提供一种电动机，其具备：
所述电动机用定子；
筒型外壳，所述筒形外壳收纳所述电动机用定子；
转子，所述转子配置于所述电动机用定子内，并被支承为相对于所述电动机用定子可转动。
另外，本发明提供一种旋转压缩机，其特征在于，具备：
所述电动机和
用于压缩制冷剂的压缩机构，
所述电动机使所述压缩机构的旋转元件转动。
发明效果
本发明的电动机用定子在从定子铁芯的外周面向径向内侧凹陷的槽部，实施如下设计：(1)角占有率：0.50～0.70(更优选为0.55～0.60)、(2)面积占有率：0.036～0.042、(3)在水平剖视图中，底壁宽度比齿部的宽度宽。因此，即使在通过外壳强力地热套(压缩)的情况下，也能够大幅降低定子铁芯内的压缩应力。因此，能够减少压缩应力引起的定子铁芯的铁损。另外，因为减小了压缩应力，所以能够防止定子铁芯产生的层叠方向的形状变形。另外，本发明的电动机及旋转压缩机具备所述电动机用定子，起到同样的技术效果。
附图说明
图1是本发明的旋转压缩机的垂直剖视图。
图2是本发明的电动机的水平剖视图。
图3是表示施加在本发明的电动机定子上的压缩应力模拟结果的图(以本申请的物品提交书提交用彩色表示图3的图。)。
图4是本发明的电动机定子的局部放大图。
图5是表示施加于以往的电动机用定子的压缩应力模拟结果的图(以本申请的物品提交书提交用彩色表示图5的图。)。
具体实施方式
＜旋转压缩机＞
以下，参照附图详细地说明本发明一实施方式。首先，参照图1说明本实施方式的旋转压缩机1的整体结构。图1是旋转压缩机1的垂直剖视图。
如图1所示，旋转压缩机1具备电动机10、压缩机构20、筒型外壳30。进而，旋转压缩机1具备导入压缩前的制冷剂的制冷剂导入管40和排出由旋转压缩机1压缩后的制冷剂的制冷剂排出管50。在本实施方式中，制冷剂导入管40与蓄能器60连接。
电动机10和压缩机构20在旋转压缩机1的轴向上下排列配置。此时，电动机10的转子140和压缩机构20的旋转元件210(例如在气缸211内偏心转动的偏心滚子212等)被连结，将电动机10的旋转运动被传递到压缩机构20的旋转元件210。其结果是，旋转元件210转动，进行被导入到压缩机构20的制冷剂的压缩。
电动机10和压缩机构20双方被收纳在筒型外壳30内。如上所述，电动机10和压缩机构20被热套在筒型外壳30内。即，电动机10以与筒型外壳30(主体部310)接触的状态被收纳在筒型外壳30。
被压缩机构20压缩的制冷剂穿过后述的电动机用定子110和转子140的间隙区域、形成于定子110的外周面的槽部(后述)和筒型外壳30的间隙区域等，进一步朝向制冷剂排出管50上升。由此，实现从制冷剂导入管40导入到筒型外壳30的制冷剂被压缩并从制冷剂排出管50排出的机构。
筒型外壳30具备有底且上部开口的主体部310和覆盖主体部310的上部开口的盖部320。盖部320盖在主体部310，筒型外壳30被密闭。在本实施方式中，上述制冷剂排出管50以贯通盖部320的方式设置于其中央部。
＜电动机＞
接着，参照图2详细地说明本实施方式的电动机10。在此，图2是电动机10的水平剖视图。本实施方式的电动机10是集中绕组式马达。如图2所示，电动机10具备定子110、转子140等。定子110是将多片电磁钢板上下层叠而成的。另外，转子140也同样，是将多片电磁钢板上下层叠而成的。另外，转子140被轴141支承为可旋转的状态。但是，定子110、转子140的材料及结构不限于此。
定子110除具备定子铁芯120之外，还具备使定子铁芯内产生磁通的线圈130。如图2所示，定子铁芯120具备筒状的轭铁部121和齿部122，线圈130卷绕在齿部122。
定子铁芯120具备多个齿部122。多个齿部122全部设置为从筒状轭铁部121的内周面121a向径向内侧延伸。另外，多个齿部122沿着轭铁部内周面121a的周方向各自隔开规定间隔配设。
本实施方式的各齿部122具备如图2所示的、卷绕线圈130的长条的线圈卷绕部122a和具有比线圈卷绕部122a的宽度tw宽的宽幅形状的扁平的前端部122b。前端部122b与转子140的外周面142相对。
定子110具备的线圈130为u、v、w相这三相，相互被星形接线，同时，是三相中的两相通电来驱动的120°矩形波通电。或者，是三相通电的180°正弦波通电。如图2所示，本实施方式的定子110具备卷绕在12个齿部122各自上的总共12个线圈130。因此，包含该定子110的电动机10的极数p为8。
但是，电动机10的极数p不限于此。通过增加齿部122的数量并使线圈数比极数多，可以具备10极以上的极。与之相反，通过减少齿部122的数量并使线圈数比极数少，可以具备6极以下的极。
在轭铁部121的外周面121b设有沿着其轴向形成的多个槽部123。槽部123分别形成为向轭铁部121的径向内侧凹陷。另外，如图2所示，本实施方式的槽部123分别配置为夹着轭铁部121与齿部122相对。进而，各槽部123从轭铁部121的上表面侧至底面侧形成。
通过这样设置槽部123，在电动机10被收纳在筒型外壳30时，在轭铁部121和筒型外壳30之间形成贯通路。如上所述，被压缩机构20压缩后的制冷剂穿过作为贯通路的槽部123且朝向制冷剂排出管50上升。
槽部123各自具备两个底壁123a和从底壁123a的侧端边1231朝向上述轭铁部121的径向外侧立起的侧壁123b。底壁123a和侧壁123b的接合部位可以是有棱角的形状、适当的r形状，也可以是带有圆角的形状。
在此，在水平剖视图(即图2)中，在设连结底壁123a的一端(即，底壁123a和侧壁123b1的接合部位)和定子110的中心点o的线段和连结底壁123a的另一端(即底壁123a与侧壁123b2的接合部位)和定子110的中心点o的线段之间的角度为a°、在定子110上形成的极数为p(本实施方式中极数为8个)时，由下式定义槽部123的角占有率r。
r＝(a°/360°)×p×1.5(1)
在上述角占有率r为0.50～0.70时，在定子铁芯120内生成的来自筒型外壳30的压缩应力大幅度降低。详情后述，但槽部123的角占有率r低于0.50时，不仅在槽部底壁123a，而且在轭铁部内周面121a的相邻的齿部122间的区域，也会广泛地产生强的压缩应力。
另外，槽部123的角占有率r超过0.70时，轭铁部外周面121b和筒型外壳30的接触面积减少，会产生筒型外壳30和定子铁芯120的嵌合容易被解除的状态。另外，角占有率r超过0.70时，在轭铁部外周面121b的与筒型外壳30的接触部位124产生强的压缩应力。由此，该接触部位124损坏的危险性高，会产生筒型外壳30不能稳定地保持定子铁芯120的事态。
与之相反，在槽部123的角占有率r在0.50～0.70的范围内时，与上述情况相比，施加于槽部底壁123a的压缩应力显著降低。另外，在定子铁芯120的其它部位也不会产生强的压缩应力。因此，由于角占有率r处于该数值范围内，从而能够大幅降低定子铁芯120内的压缩应力，其结果是，能够防止定子铁芯120的铁损的增大、以及电动机10的动作效率降低。另外，这样，能够降低施加于定子铁芯120内的压缩应力，所以能够防止定子铁芯120的层叠方向的形状变形。
进而，上述角占有率r为0.55～0.60时，与上述数值范围的条件(r：0.50～0.70)相比，在定子铁芯120内生成的来自筒型外壳30的压缩应力进一步大幅降低。
进而，在水平剖视图(即图2)中，在设定子110的任意的截面中所有槽部123的总面积(mm2)为s1、与之在同一截面中的定子110的面积(mm2)为s2时，由下式(2)定义槽部123的面积占有率s。
s＝s1/s2(2)
此时，s2是以定子110的外径(穿过中心点o的轭铁部外周面121b的两点间的距离)
上述面积占有率s为0.036～0.042的情况下，能够维持筒型外壳30对定子铁芯120的稳定保持、及能够赋予转子140充分的旋转能的磁场的生成能力，并且能够大幅降低施加于定子铁芯120内的压缩应力。
进而，更优选上述面积占有率s为0.039～0.041。由于面积占有率s在该数值范围内，从而可以更有效地发挥定子铁芯120内的压缩应力降低效果。
另外，与齿部线圈卷绕部122a的宽度tw相比，水平剖视图中的槽部底壁123a的宽度bw(槽部侧壁的一方123b1到另一方123b2的距离)越长，越能够大幅降低特别是在槽部底壁123a附近产生的压缩应力。但是，当底壁123a的宽度bw过长时，定子铁芯外周面121b和筒型外壳30的接触区域减少，定子铁芯120容易从筒型外壳30脱落。
进而，如图2所示，水平剖视图中的槽部底壁123a的轮廓优选为直线状、或以具有与轭铁部外周面121b的轮廓大致相同的曲率的方式向径向外侧弯曲的形状。
通过如上所述设计底壁123a的轮廓形状，能够大幅度地降低定子铁芯120产生的压缩应力、特别是在底壁123a附近产生的压缩应力。进而，就底壁123a的轮廓而言，以具有与轭铁部外周面121b的轮廓大致相同的曲率的方式向径向外侧弯曲的情况，与该轮廓为直线状的情况相比，能够进一步降低在底壁123a附近产生的压缩应力。
另外，优选槽部侧壁123b的双方(123b1、123b2)从底壁123a的侧端边1231朝向轭铁部121的径向外侧垂直立起。通过采用侧壁123b从底壁123a立起的构造，能够容易地进行定子铁芯120上的槽部123的形成作业，且能够降低定子铁芯120中产生的压缩应力。即，即使不采用复杂的形状，也能够有效降低定子铁芯120中产生的压缩应力。
此外，在上述中，对定子110(定子铁芯120)热套于筒型外壳30的主体部310的方式进行了说明。但是，定子110(定子铁芯120)和筒型外壳30的嵌合方法不限于此，只要相对于筒型外壳30适当保持定子110即可。另外，作为电动机10，假定为马达，但也可以是发电机。马达的种类也没有特别限定。
[实施例1]
关于以上说明的电动机(马达)用定子，以下记述具体的实施例。但是，本发明不受下述的实施例限定及限制。
首先，参照图3及图4说明本发明的电动机用定子的实施例及比较例的详情。在此，图3表示在各实施例及比较例中，在热套于筒型外壳30的主体部310的定子铁芯120中产生的压缩应力的模拟结果。在此，显示颜色越红的区域，越施加强的应力，显示颜色越蓝的区域，应力越弱。关于红色和蓝色之间的颜色，压缩应力按橙、黄、绿、淡蓝色的顺序依次减弱(此外，本申请中随附的图3是灰度图，因此，也请一并参照另行以物品提交书提交的图3的彩色图。图3(灰度图)中，蓝色显示区域(压缩应力弱的区域)和红色显示区域(压缩应力强的区域)双方均以未区别的状态进行显示。在此，齿部122的整个区域由蓝色显示。另外，筒型外壳30的整个区域由红色显示。在轭铁部121出现深浅，显示越深的区域，表示压缩应力越强。)。
另外，图4表示各实施例及比较例的定子铁芯120的局部放大图。更详细而言，图4是表示定子铁芯120的水平截面中的、表示槽部底壁123a和轭铁部内周面121a的最小距离的细线和细线的垂线的图。在此，在同一截面中，上述细线是连结底壁侧端边1231和上述轭铁部内周面121a的最小距离的线段。
此外，有关各实施例及比较例的、角占有率r、各槽部123的尺寸(单位：mm)、定子铁芯120上形成的所有槽部123的总面积(单位：mm2)、面积占有率s的值如下表1。在此，所有的实施例、比较例中使用的定子铁芯120具有外径150mm的截面圆形状。另外，极数为8个。
[表1]
如图3所示，在角占有率r纳入0.50～0.70的范围内(更准确地说，0.55～0.60的范围内)的实施例1及实施例2中，施加的压缩应力比比较例大幅降低。特别是在槽部底壁123a附近产生的压缩应力的降低明显地体现出来。因此发现，在定子铁芯120中，通过将角占有率r的条件设定在上述数值范围内，能够大幅降低在热套于筒型外壳30的定子铁芯中产生的压缩应力。
此外，在比较例5中，与实施例1及实施例2相比，在槽部底壁123a产生的压缩应力少。但是，在轭铁部121和筒型外壳30的接触部位124、轭铁部内周面121a的齿部122的附近部位等多个部位局部产生强的压缩应力。如果在接触部位124产生这种局部的压缩应力，则会形成与筒型外壳30的卡合容易被解除的状态。另外，局部的压缩应力容易引起定子铁芯120的层叠方向的形状(变形)变形。与之相反，在实施例1、实施例2中，不会产生这种局部的压缩应力。
在此，参照图4所示的实施例1及实施例2时，可知在水平剖面中，在连结槽部底壁123a的侧端边1231和轭铁部内周面121a的最小距离的线段(细线)的垂线与底壁123a的宽度方向大致平行的情况下，压缩应力降低。与之相反，在上述垂线与底壁123a的宽度方向不平行的情况下，施加了更强的压缩应力。因此，这意味着：在角占有率r处于上述数值范围内的情况下，进而在细线满足上述条件的情况下，能够大幅降低定子铁芯120中产生的压缩应力。
另外，参照图3，对实施例1和实施例2进行比较时，得到了实施例1的槽部底壁123a附近的压缩应力比实施例2的该压缩应力降低的模拟结果。实施例1具备与定子铁芯外周面121b对应地弯曲的槽部底壁123a。与之相反，实施例2具备直线状的底壁123a。因此，这意味着：在角占有率r处于0.50～0.70的范围内(更准确地说，0.55～0.60的范围内)的槽部123，在底壁123a的形状与定子铁芯外周面121b对应地弯曲的情况下，与底壁123a的形状为直线状的情况相比，更能发挥压缩应力降低效果。
以上对本发明的一实施方式进行了说明，但以上的说明是为了容易理解本发明的说明，而不是限定本发明的。当然，本发明可以在不脱离其宗旨的范围内进行变更、改良，并且本发明包括其等效内容。
符号说明
1旋转压缩机
10电动机
110定子
120定子铁芯
121轭铁部
122齿部
123槽部
123a槽部的底壁
123b槽部的侧壁
130线圈
140转子
20压缩机构
210旋转元件
30筒型外壳
310筒型外壳的主体部
320筒型外壳的盖部
40制冷剂导入管
50制冷剂排出管
60蓄能器