CN102208851B - 鼠笼式感应电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供高效的鼠笼式感应电动机。本发明的鼠笼式感应电动机，包括：在隔开间隔设置于定子铁芯的内周附近的多个定子槽中缠绕了定子绕组的定子，和在隔开间隔设置于转子铁芯的外周附近的多个转子槽中埋入转子导体且在转子铁芯的两端具有端环的转子，转子铁芯由多个块构成，在转子铁芯的各个块之间设置有环状的短路环使转子导体短路，转子的叠厚比定子的叠厚大。
Description
技术领域
本发明涉及鼠笼式感应电动机，特别是能实现效率提高的鼠笼式感应电动机。
背景技术
在现有的鼠笼式感应电动机中，作为关于转子的扭转(skew)结构的公知例，在专利文献1和专利文献2中，公开了在各个块之间设置环状的短路环来使转子导体短路的现有技术。
专利文献1：日本特开平7-163108号公报
专利文献2：日本特开昭57-49357号公报
发明内容
专利文献1和专利文献2的现有技术是关于转子的扭转结构的技术，但在设置了短路环的位置，磁阻增大，导致空载电流增加，效率降低。
本发明的目的在于提供高效率的鼠笼式感应电动机。
本发明的鼠笼式感应电动机，包括：在隔开间隔设置于定子铁芯的内周附近的多个定子槽中缠绕了定子绕组的定子，和在隔开间隔设置于转子铁芯的外周附近的多个转子槽中埋入转子导体且在转子铁芯的两端具有端环的转子，其中，转子的叠厚比定子的叠厚大。
本发明的鼠笼式感应电动机，包括：在隔开间隔设置于定子铁芯的内周附近的多个定子槽中缠绕了定子绕组的定子，和在隔开间隔设置于转子铁芯的外周附近的多个转子槽中埋入转子导体且在转子铁芯的两端具有端环的转子，其中，转子铁芯由多个块构成，在转子铁芯的各个块之间设置有环状的短路环使转子导体短路，转子的叠厚比定子的叠厚大。
此外，短路环的宽度处于比转子槽的宽度大且比转子槽间隔小的范围。
此外，设置在转子铁芯的各个块的转子槽，可以沿轴方向设置在按每个块交错的位置上。
此外，设置在转子铁芯的各个块之间的环状的短路环，可以由压铸部分和非压铸部分构成。
此外，定子铁芯可以由多个块构成，在块之间可以设置有绝缘部。
此外，由多个块构成的转子铁芯的块宽度可以各不相同。
此外，定子的叠厚在转子的叠厚(axial length of rotor core，转子的轴向长度)的范围内，并且，定子的叠厚的端部和转子的叠厚的端部之间的轴方向上的距离可以在轴的左右各不相同。
本发明的鼠笼式感应电动机，包括：在隔开间隔设置于定子铁芯的内周附近的多个定子槽中缠绕了定子绕组的定子，和在隔开间隔设置于转子铁芯的外周附近的多个转子槽中埋入转子导体且在转子铁芯的两端具有端环的转子，其中，定子铁芯和转子铁芯由叠层铁芯构成，叠层铁芯的薄板的张数相等，转子铁芯的占空系数比定子铁芯的占空系数小，转子的叠厚比定子的叠厚大。
此外，定子的叠厚在转子的叠厚的范围内，并且，定子的叠厚的端部和转子的叠厚的端部之间的轴方向上的距离可以在轴的左右各不相同。
此外，可以相对轴倾斜地形成所述转子槽，埋入转子导体。
此外，定子的叠厚在转子的叠厚的范围内，并且，可以在轴方向上形成位于定子的叠厚的外部的转子的叠厚的范围内的转子槽，埋入转子导体。
根据本发明，能够提供高效率的鼠笼式感应电动机。
附图说明
图1是表示通过将转子分割来增大转子叠厚的示例的图。
图2是表示本发明的效果的图。
图3是表示通过(利用)占空系数来增大转子叠厚的示例的图。
图4是表示图3结构的变形例的图。
图5是表示在图1结构中，使短路环宽度为槽宽度的示例的图。
图6是表示在图1结构中，使短路环宽度为槽间隔的示例的图。
图7是表示在图1结构中，使短路环由压铸部分和非压铸部分构成的示例。
图8是表示在图7结构中，使非压铸部为块状的示例的图。
图9是表示在图1结构中，使块宽度互不相同的示例的图。
图10是表示在图1结构中，将块分割为三部分并使其宽度互不相同的示例的图。
图11是表示在图1结构中，使叠厚差在定子左右不均衡配置的图。
附图标记说明
10：定子
11：定子铁芯
12：定子槽
13：定子绕组
20：转子
21：转子铁芯
22：转子槽
23：转子导体
24：端环
25：轴
26：短路环
50：空气层
具体实施方式
以下，基于图示的实施例，详细说明本发明。首先，说明本发明的鼠笼式感应电动机的各实施例的标准的基本结构。
图1是本发明的一实施例的鼠笼式感应电动机的部分截面图(该图上部)和转子的正视图(该图下部)。图1的鼠笼式感应电动机的主要部分包括定子10、转子20、轴25。
其中，如图1上方的部分截面图所示，定子10包括定子铁芯11、隔开间隔设置于定子铁芯11的内周附近的多个定子槽12、缠绕在定子槽12中的定子绕组13。
转子20包括转子铁芯21、隔开间隔设置于转子铁芯21的外周附近的多个转子槽22、埋入转子槽22中的转子导体23、设置在转子铁芯21的两端的端环24。
本发明的鼠笼式感应电动机的各实施例的标准的基本结构如上所述，对于各实施例中存在不同的部分或者附加的结构的情况下，在个别的实施例中另外说明。
在以上基本结构中，本发明中使转子的叠厚比定子的叠厚大。其结果如图2所示，能够降低空载电流，由此提高效率。
以下，使用图1和图4～图10说明“使转子的叠厚比定子的叠厚大”的第一具体方式及其应用示例，使用图3和图11说明第二具体方式及其应用事例。
[实施例]
使用图1说明第一具体方式。
在第一具体方式中，为了“使转子的叠厚Lr比定子的叠厚Ls大”，使转子铁芯21由多个块(21A和21B)构成，在各个块之间设置环状的短路环26将转子导体23短路。即，利用短路环26的宽度，增大转子的叠厚。
接着，对定子10和转子20的叠厚的处理进行研究。首先，就短路环26的宽度a看来，在图1中为转子槽22的间隔c的一半，不过，只要使其为转子槽22的宽度b以上并且为转子槽22的间隔c以下即可。对于这一点，用以下的实施例详细说明。
转子铁芯21的叠厚比定子铁芯11大d和e。即，图1的示例中在定子右侧具有宽度e，左侧具有宽度d。实施例中短路环26的宽度a等于d与e的和，并且使d和e的大小相等。不过，a也可以不等于d与e的和，并且d和e也可以不相等。无论哪种情况下，因为转子20的叠厚均大于定子10的叠厚，所以能够缓和磁阻的增大，降低空载电流，提高效率。
根据第一具体方式，在设置了短路环26的位置处磁阻增大，但是因为转子20的叠厚比定子10的叠厚大，所以能够缓和磁阻的增大，如图2所示能够降低空载电流，提高效率。
图2表示设现有技术的鼠笼式感应电动机的特性为100的情况下的本实施例的鼠笼式感应电动机的特性。空载电流能够从现有的100点降低为91.4点，由此能够使效率从现有的100点提高到101.5点。
在第一具体方式中，如上所述，缓和了磁阻的增大，降低空载电流，实现了效率的提高，而图1中除此之外还改进了几点。具体而言，图1中定子铁芯11和转子铁芯21是由相同张数的薄板构成的叠层铁芯，使各块(21A和21B)间的槽位置错开0.5槽间距。
其结果，由于能够在保持定子铁芯11和转子铁芯21的薄板的张数相等的前提下，使转子20的叠厚比定子10的叠厚大，所以成品率低，能够降低成本。
另外，使各个块间的槽位置具有0.5槽间距的差异，使转子20与具有外观上的扭转的情况等价，所以能够抑制异常扭矩和振动、噪声，此外，能够防止扭转导致的横向电流损耗的产生，提高效率。
另外，本实施例中转子导体23、端环24和短路环26为铝压铸结构，也可以为铜压铸结构。
此外，本实施例中短路环26为一个，但也可以为多个，使各个块间的槽位置互不相同，使转子20与具有外观上的扭转的情况等价，所以能够抑制异常扭矩和振动、噪声，此外，能够防止扭转导致的横向电流损耗的产生，提高效率。
此外，本实施例中使各个块中的转子铁芯21的薄板的张数相等，但也可以使其不相等，因为转子20的叠厚比定子10的叠厚大，所以能够缓和磁阻的增大，降低空载电流，提高效率。
接着，对于第二具体方式，用进行图3说明。
第二具体方式中，为了“使转子的叠厚Lr比定子的叠厚Ls大”，使转子铁芯21的占空系数比定子铁芯11的占空系数小。即，保持定子铁芯11和转子铁芯21的薄板的张数相等，增大转子铁芯21侧的薄板间的间隙，由此达成上述关系。此外，若设定子铁芯11的占空系数为ks，转子铁芯21的占空系数为kr，则ks＞kr。
其结果，因为能够不需要设置短路环26地使转子20的叠厚比定子10的叠厚大，所以磁阻减小，空载电流减少，效率提高。
此外，由于能够在保持定子铁芯11和转子铁芯21的薄板的张数相等的前提下，使转子20的叠厚比定子10的叠厚大，所以成品率低，能够降低成本。
第二具体方式中，如上所述，缓和了磁阻的增大，降低空载电流，实现了效率的提高，而图3中除此之外还改进了几点。具体而言，图3中对转子20施加了扭转(使槽22和导体23倾斜的结构)。
该情况下，由于转子铁芯21的占空系数较小，所以能够增大叠厚方向的磁阻，并且能够减少因扭转产生的叠厚方向的漏磁通，因此能够提高效率。此外，因为施加了扭转，所以能够抑制异常扭矩和振动、噪声。
其中，图3中均匀地施加了扭转，但也可以对定子铁芯21和转子铁芯22不相对的位置(图3的d和e的位置)不施加扭转，能够抑制异常扭矩和振动、噪声。
图4表示对定子铁芯21和转子铁芯22不相对的位置(图3的d和e的位置)不施加扭转(不使槽22和导体23倾斜)的结构。本实施例中，对定子铁芯21和转子铁芯22不相对的位置(图4的d和e的位置)不施加扭转，能够减少该位置上因扭转产生的叠厚方向的漏磁通，能够提高效率。
此外，即使在对定子10施加扭转的情况下，通过使转子铁芯21的占空系数比定子铁芯11的占空系数小，在使定子铁芯11和转子铁芯21的薄板的张数保持相等的前提下，使转子20的叠厚比定子10的叠厚大，则也能够减少因扭转产生的叠厚方向的漏磁通，提高效率。
在图1的第一具体方式的说明中，提及了“对于短路环26的宽度a，在图1中使其为转子槽22的间隔c的一半，但只要为转子槽22的宽度b以上并且为转子槽22的间隔c以下即可”，下面对这一点进行说明。
图5是使短路环26的宽度a与转子槽22的宽度b相等的示例。图5与图1相比，短路环26的宽度a较窄，因此与图1的情况相比能够减小短路环26部分的磁阻，提高效率。
图6是使短路环26的宽度a与转子槽22的间隔c相等的示例。因为图6与图1相比，短路环26的宽度a较宽，虽然与图1相比短路环26部分的磁阻增大，但定子的叠厚Ls与转子的叠厚Lr的差增大。该情况下，后者的有利因素超过了前者的不利因素，总体来说效率得到提高。
以上，根据图5和图6可以得出以下的结论。
首先，当减小短路环的宽度a时，具有短路环的磁阻变小，效率提高的效果，但另一方面Lr的增加减小，由Ls＜Lr带来磁阻降低而提高效率的效果减小。并且，短路环的电流密度增大，短路环的铜损增加，产生使效率降低的不良影响。一般而言，在使短路环的宽度a过小时，不良影响较大。
相反，当增大短路环的宽度a时，虽然存在短路环的磁阻增大而导致效率降低的不良影响，但是Lr的增加变大，由Ls＜Lr带来磁阻降低而提高效率的效果较大。但是，若使短路环的宽度a过大，则不良影响较大。
本发明中，如上所述，短路环的a的宽度既不能过小也不能过大，存在正好合适的范围，即b＜a＜c。
以下，说明在维持图1的第一具体方式的特征的同时能够使用的几个变形例。首先，图7表示第一具体方式的第一变形例。
图7与图1相比，使短路环26由压铸部分261和非压铸部分262分开构成，定子铁芯11由多个块(11A和11B)构成，在各个块之间设置空气层。
其中，说明短路环26的特征。短路环26分为压铸部分261和非压铸部分262，通过使压铸部分261为导电体材料，使转子导体23短路。
这样，通过使短路环26的一部分为非压铸部分，不需要压铸(注塑)所需的夹具(jig)。即，在短路环26不具有非压铸的部分时，进行压铸(铸入)时，需要用于使短路环26成形的专用的夹具(模具)，而若将非压铸部分作为模具使用，则不需要专用的模具。
其中，本实施例中，转子导体23、端环24、短路环的压铸部分261为铝压铸结构，但也可以为铜压铸结构。
此外，本实施例中，非压铸部分262为薄板的叠层铁芯，但也可以为块状的铝块或者铜块。图8表示基本上使用图7的结构，但使非压铸部分262为块状的铝块或铜块的示例。
此外，使各个块间的槽位置具有0.5槽间距的差异，使转子20与具有外观上的扭转的情况等价，所以能够抑制异常扭矩和振动、噪声，此外，能够防止扭转导致的横向电流损耗的产生，提高效率。
此外，通过使定子铁芯11由多个块(11A和11B)构成，在定子铁芯11的各个块之间设置空气层50。因此，能够减少因转子的扭转产生的叠厚方向的漏磁通，提高效率。另外，本实施例中使定子铁芯11的各个块之间为空气层，但只要为非磁性体即可，此外，各个块之间哪怕一部分是磁性体，也能够期待由于扭转导致的叠厚方向的漏磁通的减少而产生的效率提高的效果。
图9表示在维持第一具体方式的特征的同时能够实施的第一具体方式的第二变形例。
该示例中，在使转子铁芯21由左右两个块构成时，使转子铁芯21的各个块(21A和21B)的叠厚Lr1和Lr2的大小存在差异。
故意采用这样的结构的原因在于安装在感应电动机的外壳内的风扇。通常，风扇安装在轴25的两端，但是根据感应电动机的结构，存在无法在两端设置风扇，或者即使能够设置也无法均匀地进行冷却的情况。在假定这种冷却不均衡的情况下，可通过以下方式应对，即，调整各个块(21A和21B)的叠厚Lr1和Lr2的大小，以使在能够进行更强的冷却的一侧的发热较大。在由于风扇的安装位置等造成各个块间的冷却性能不同的情况下，通过使各个块的叠厚Lr1和Lr2存在差异，能够使各个块的温度上升均匀化。此外，在图示的示例中，因为叠厚较大的块21A一侧的发热较大，适合只在轴左侧设置较强力的风扇的情况。
图10表示利用了第一具体方式的第二变形例的想法(将块分割以使叠厚不均衡)的进一步改良的第三变形例。
该示例中，使转子铁芯21不是由左右两个块构成，而是由三个以上的块构成。此外，将各个块(21A、21B、21C)的槽22的位置交错配置。即，使各个块之间的槽位置存在0.5槽间距的差异。
其结果，因为使各个块之间的槽位置存在0.5槽间距的差异，转子20与具有外观上的扭转的情况等价，所以能够抑制异常扭矩和振动、噪声，此外，能够防止因扭转导致的横向电流损耗的产生，提高效率。特别是，在本实施例中使短路环26为两个，使块为三个，由此使转子20与具有比外观上更大的扭转的情况等价。
其中，本实施例中将转子铁芯21分为三个块，使两端的块的宽度Lr1和Lr3相等，使得在叠厚方向不产生力。但是，Lr1和Lr3也可以不相等，在该情况下也具有对异常扭矩和振动、噪声进行抑制的效果。
此外，本实施例中使中央的块的宽度Lr2等于Lr1与Lr3的和，以能够最大限度地发挥对异常扭矩和振动、噪声进行抑制的效果。但是，Lr2也可以不等于Lr1与Lr3的和，该情况下也具有对异常扭矩和振动、噪声进行抑制的效果。
图11表示第一具体方式的第四变形例。
此处，使转子铁芯21的叠厚比定子铁芯11大d和e，且并不一定使d等于e。如图9所示，使e大于d。
故意采用这样的结构的原因在于，防备对感应电动机的轴25施加轴方向的力的情况。当外力F从外部作用于轴25的情况下，产生因e比d大而引起的轴力G，能够使其对抗外力F。
本实施例中，通过使d和e的大小不同，能够产生叠厚方向的力。在从外部对轴25施加叠厚方向的力的情况下，能够通过使d和e的大小不同，以产生与外力反向的力，将外力抵消。
另外，该结构并不是第一具体方式特有的结构。因为其是考虑将叠厚的差在定子一侧如何分配的结构，所以在利用占空系数的第二具体方式中也能够使用。
以上详细说明了本发明的基本结构及其应用示例。各示例中虽然没有详细说明，但各应用示例保持基本结构具有的效果。
工业上的可利用性
根据本发明，能够以简便的结构提高效率，因此能够应用于广泛领域的鼠笼式感应电动机。
Claims (2)
1.一种鼠笼式感应电动机，包括：在隔开间隔设置于定子铁芯的内周附近的多个定子槽中缠绕了定子绕组的定子，和在隔开间隔设置于转子铁芯的外周附近的多个转子槽中埋入转子导体且在所述转子铁芯的两端具有端环的转子，该鼠笼式感应电动机的特征在于：
所述定子铁芯和所述转子铁芯由叠层铁芯构成，叠层铁芯的薄板的张数相等，所述转子铁芯的占空系数比所述定子铁芯的占空系数小，所述转子的叠厚比所述定子的叠厚大，
在叠厚方向上，所述定子位于所述转子的叠厚的范围内，并且，
所述定子的叠厚的范围内的所述转子槽相对轴倾斜地形成，位于所述定子的叠厚的外部的所述转子的叠厚的范围内的转子槽在轴方向上形成，埋入转子导体。
2.如权利要求1所述的鼠笼式感应电动机，其特征在于：
所述定子的叠厚的端部和所述转子的叠厚的端部之间的轴方向上的距离在轴的左右各不相同。
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