CN103187842B - 单相感应马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单相感应马达，所述单相感应马达在多个齿分别安装有集中卷绕形式的线圈。具有这种集中卷绕形式的线圈的单相感应马达的磁通的流动方式与以往的具有环形卷绕形式的线圈的单相感应马达的磁通的流动方式不同。在本发明的一实施方式中，铁芯背部要素的利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积为齿的利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积的0.9倍以上，由此能够防止采用与以往的流动方式不同的流动方式的磁通的泄漏，或者能够将磁通的泄漏控制在最小限度。

Description

单相感应马达

技术领域

本发明涉及一种内转子型的单相感应马达。

背景技术

在日本特开2006-288080号公报中公开的感应马达的定子的轭为轭连接体，所述轭连接体通过连接单元以能够弯曲的方式将分别包括齿的轭构件一连串地连接而成。在将轭连接体展开为直线状的状态下，经由连接线将主绕组一连串地卷绕于第奇数个的各齿，经由连接线将辅助绕组一连串地卷绕于第偶数个的各齿。之后，通过将轭连接体的两端连接而成为环状的轭。

然而，以往的在成为环状之前多个铁芯要素为直线状的展开状态的定子铁芯中，铁芯背部的径向的宽度比齿的周向的宽度小。在各齿设有一个线圈的集中卷绕型的单相感应马达（也称单相交流马达）中，流经齿的最大磁通与流经铁芯背部的最大磁通在理论上是相等的。因此，有可能出现由于从旋转部侧流向齿的磁通在铁芯背部泄漏而导致不能充分获得马达的工作效率的情况。

发明内容

本发明的主要目的是防止具有主绕组以及辅助绕组的单相感应马达的工作效率下降，或者将工作效率的下降控制在最小限度。

本发明例示的一方面所涉及的单相感应马达包括旋转部、轴承部和具有定子的静止部。所述轴承部将所述旋转部支撑为能够相对于所述静止部以中心轴线为中心旋转。所述定子包括定子铁芯和多个线圈。所述定子铁芯具有环状的铁芯背部和从所述铁芯背部向径向内侧延伸的多个齿。所述多个线圈分别形成于所述多个齿。所述多个线圈包括多个主线圈和多个辅助线圈。所述多个主线圈由主绕组形成，所述主绕组通过以每隔一个齿就反转卷绕方向的方式将连续的导线卷绕于每隔一个的齿而形成。所述多个辅助线圈由辅助绕组形成，所述辅助绕组通过以每隔一个齿就反转卷绕方向的方式将连续的导线卷绕于位于形成有所述主线圈的所述每隔一个的齿之间的齿而形成。所述定子铁芯为多个铁芯要素的集合。所述多个铁芯要素分别包括铁芯背部要素和一个齿，所述铁芯背部要素为所述铁芯背部的与一个齿对应的部位。相邻的铁芯背部要素通过位于径向外侧的连接部连接。在所述连接部的径向内侧，所述相邻的铁芯背部要素的相互对置的侧面即对合面相接触。所述铁芯背部要素的在所述齿的两侧利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积为所述齿的利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积以上。

根据本发明，能够防止具有主绕组和辅助绕组的感应马达的工作效率下降，或者能够将工作效率的下降控制在最小限度。

附图说明

图1是一实施方式所涉及的单相感应马达的纵剖视图。

图2是定子的俯视图。

图3是展开状态下的定子铁芯的俯视图。

图4是铁芯要素的放大图。

图5是连接部附近的放大图。

图6是简略表示绕组的状态的图。

图7是其他实施方式所涉及的定子铁芯的俯视图。

具体实施方式

在本说明书中，将图1所示的马达1的在中心轴线J1方向的上侧简称为“上侧”，下侧简称为“下侧”。另外，上下方向并不表示组装到实际设备时的位置关系和方向。并且，将与中心轴线J1平行的方向称为“轴向”，将以中心轴线为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线为中心的周向简称为“周向”。

图1是表示本发明例示的一实施方式所涉及的单相感应马达1（以下称为“马达1”）的纵剖视图。马达1优选用于空气调节装置、空气清洁机、加湿器、送风机或者电风扇。马达1为内转子型马达，且通过输入单相交流电而旋转。马达1包括静止部2、旋转部3和轴承部4。轴承部4将旋转部3支撑为能够相对于静止部2以中心轴线J1为中心旋转。轴承部4由第一球轴承41和配置于第一球轴承41的下侧的第二球轴承42构成。

静止部2包括第一轴承支撑部211、第二轴承支撑部212、定子22以及模制树脂23。模制树脂23覆盖定子22的除齿的前端面以外的区域，即定子22的除内周面以外的区域。第一轴承支撑部211通过冲压板部件而成型。第一轴承支撑部211包括中央部51、平板部52和凸缘部53。中央部51为有盖大致圆筒状。第一球轴承41保持于中央部51内。平板部52从中央部51的下端向径向外侧呈环状延展。凸缘部53从平板部52的外缘部向上方立起，进而向径向外侧呈环状延展。凸缘部53以与模制树脂23的内周面以及上表面接触的方式嵌合于模制树脂23。

第二轴承支撑部212通过冲压板部件而成型。第二轴承支撑部212为有底大致圆筒状且在中央具有开口。通过以第二轴承支撑部212的下表面以及外周面与模制树脂23接触的方式进行插入成型，来将第二轴承支撑部212配置于模制树脂23内。第二球轴承42保持于第二轴承支撑部212的内周面。

定子22包括定子铁芯221、由树脂制成的绝缘件222以及多个线圈223。关于定子22的详细情况将在下文叙述。

旋转部3包括轴31、转子铁芯32以及端环33。轴31借助第一球轴承41以及第二球轴承42被支撑为能够以中心轴线J1为中心旋转。轴31的输出端从第二轴承支撑部212的开口向下方突出。转子铁芯32由层压钢板形成且配置于定子22的径向内侧。端环33呈环状地设置于转子铁芯32的上下的面。在转子铁芯32内沿周向排列形成有轴向延伸的多个空间。在通过模铸来成型端环33时向这些空间内填充金属。通过端环33与填充于转子铁芯32内的金属连接而构成鼠笼式转子。

图2是定子22的俯视图。在图2中，用双点划线表示线圈223、连接线224以及转子铁芯32。定子22的外形为以中心轴线J1为中心的大致八边形。定子铁芯221通过层压薄板状的多个磁性钢板而形成。定子铁芯221除外周面附近以及内周面附近以外的部分被绝缘件222覆盖。定子铁芯221包括八根齿61和环状的铁芯背部62。齿61从铁芯背部62朝向转子铁芯32向径向内侧延伸。多个线圈223分别形成于多个齿61。在定子22中，线圈223通过所谓的集中卷绕而形成。

图3是展开状态下的定子铁芯221的俯视图。定子铁芯221为多个铁芯要素60的集合。多个铁芯要素60分别包括一个齿61和铁芯背部要素621。铁芯背部要素621为铁芯背部62的与一个齿61对应的部位且为铁芯背部62的八分之一部位。铁芯背部要素621从齿61的根部向左右延伸，且大致为直线状。

相邻的铁芯背部要素621通过微小的连接部622而连接。通过借助连接部622将图3所示的定子铁芯221弯曲而形成环状的定子铁芯221。图3的两端的铁芯背部要素621通过焊接而接合。若将定子铁芯221弯曲成为环状，则连接部622位于铁芯背部要素621的大致径向外侧且周向两侧（然而，对于位于最端部的铁芯要素60的铁芯背部要素621，只位于周向一侧）。

图4是铁芯要素60的放大图。以下，将图4的下侧也称为径向内侧，将上侧也称为径向外侧。（其他同样的图也一样）。铁芯背部要素621的图4的左右两侧、即与相邻的铁芯背部要素621对置的侧面651位于连接部622的径向内侧。通过将定子铁芯221弯曲成环状，相邻的铁芯背部要素621的相互对置的侧面651实质上相接触。以下，将侧面651称为“对合面”。对合面651为平面。通过对合面651相互接触，来在铁芯背部62形成磁路。在以下的说明中，将铁芯背部要素621的径向外侧、即与齿61相反的一侧的面653称为“外表面”，将铁芯背部要素621的径向内侧、即齿61侧的面654称为“内表面”。

图5是连接部622附近的放大图。铁芯背部要素621的与齿61相反的一侧的面即外表面653包括与径向垂直地延展的大致平面。即，外表面653在铁芯背部要素621的周向中央附近具有与径向垂直地延展的大致平面，然而，在连接部622附近稍微趋向齿61侧。连接部622的径向内侧的面为沿定子铁芯221的厚度方向延伸的微小圆筒面652（正确地说，是微小圆筒面的一部分）。对合面651从微小圆筒面652向齿61侧延伸。微小圆筒面652与对合面651平滑连接。若将定子铁芯221形成为环状，使对合面651之间重叠，则对合面651在径向延伸。

优选的是，在周向即在图4所示的展开状态时的左右方向，铁芯背部要素621的外表面653的70%以上为平面。由此，与全体都为圆筒面状的情况相比，用同样量的钢板能够获得更多的构成定子铁芯221的钢板部件。外表面653的平面优选与齿61的延伸方向垂直。铁芯背部要素621的内表面654包括在齿61的周向两侧延展的平面。由此，能够更加高效地得到构成定子铁芯221的钢板部件。内表面654没有必要整体为平面，内表面654也可以是包括在齿61的周向两侧延展的平面以及其他的面的面。

如果外表面653包括与径向大致垂直地延展的平面的话，这个平面不必一定为与齿61的延伸方向精确垂直。另外，外表面653也可不包括平面，即使在这种情况下，通过使外表面653的一部分（特别是与齿61相反一侧的部位）位于比与定子铁芯221外接的以中心轴线J1为中心的圆筒面靠径向内侧的位置，能够提高通过冲压进行冲裁时的材料的使用效率。

在齿61的两侧，铁芯背部要素621的径向的最小宽度W1为齿61的周向的最小宽度W2以上。这里，铁芯背部要素621的径向的宽度准确地说指的是铁芯背部要素621的大致径向的宽度，是从外表面653的一点到内表面654的离这一点最近的一点的距离。并且，铁芯背部要素621的径向的最小宽度指的是在不包含对合面651的部位的最小宽度。齿61的周向的最小宽度准确地说指的是在与定子22的中心轴线J1以及齿的中心轴线垂直的方向的最小宽度。

在使集中卷绕的单相感应马达驱动时，有时流经齿61的最大磁通与流经铁芯背部62的最大磁通在理论上相等。因此，若使铁芯背部的最小宽度小于齿的最小宽度的话，磁通有可能从铁芯背部泄漏。或者，齿相对于铁芯背部过厚，在内转子型的情况下，为了确保齿的配置空间而使定子铁芯大型化。对此，在图4的定子铁芯221中，由于铁芯背部的最小宽度W1为齿的最小宽度W2以上，所以不容易产生上述问题。另外，铁芯背部的最小宽度W1为齿的最小宽度W2的0.90倍以上时，也不容易产生磁通泄漏的问题。并且，从避免定子铁芯大型化的角度来看，优选铁芯背部的最小宽度W1为齿的最小宽度W2的2.00倍以下。并且，如果有想要进一步缩小马达的尺寸的要求的话，优选铁芯背部的最小宽度W1为齿的最小宽度W2的1.02倍以下。因此，铁芯背部的最小宽度W1的优选宽度为齿的最小宽度W2的0.9倍以上1.02倍以下，或者为齿的最小宽度W2的0.9倍以上2.00倍以下。

铁芯背部的最小宽度W1与齿的最小宽度W2之间的上述关系在定子铁芯221的厚度为不变时成立。一般来说，通过使铁芯背部要素621的最小截面积为齿61的最小截面积以上，能够防止磁通从铁芯背部漏出，或者，能够将磁通的泄漏控制在最小限度。由此，能够防止马达1的工作效率下降，或者能够将工作效率的下降控制在最小限度。铁芯背部要素621的最小截面积准确地说为在铁芯背部要素621的位于齿61的两侧的部位利用与轴向平行的任意的面进行剖切得到的铁芯背部要素621的最小截面积。当然，除去了与对合面651交叉的截面。再换言之，指的是与外表面653和内表面654双方交叉且与轴向平行的截面中最小的截面。并且，齿61的最小截面积准确地说是利用与轴向平行的任意的面中的、与齿61的周向的两侧的侧面交叉的面进行剖切得到的最小截面积。通常为绕有绕组的部位的与径向垂直的截面的面积。另外，根据所述铁芯背部的最小宽度W1的优选宽度，铁芯背部要素621的优选最小截面积表现为齿61的最小截面积的0.90倍以上1.02倍以下，或者为齿61的最小截面积的0.90倍以上2.00倍以下。

铁芯背部要素621包括在与齿61相反的一侧的面即外表面653沿轴向延伸的槽655。槽655用于在通过卷线机形成线圈223时对定子铁芯221进行定位。铁芯背部要素621的在齿61的两侧延展的面即内表面654和槽655之间的最短距离W3为齿61的周向的最小宽度W2以上。由此，在齿61与铁芯背部要素621之间也能够防止磁通的泄漏，或者，能够将磁通的泄漏控制在最小限度。由此，能够防止马达1的工作效率下降，或者能够将马达的工作效率的下降控制在最小限度。最短距离W3与齿的最小宽度W2的所述关系在定子铁芯221的厚度为不变时成立。一般来说，通过使铁芯背部要素621的与槽655交叉的最小截面积为齿61的所述的最小截面积以上，能够防止磁通的泄漏，或者能够将磁通的泄漏控制在最小限度。由此，能够防止马达1的工作效率下降，或者能够将马达的工作效率的下降控制在最小限度。另外，铁芯背部要素621的与槽655交叉的最小截面积准确地说指的是铁芯背部要素621在与轴向平行且与槽655以及内表面654交叉的任意的截面中的最小截面积。

在定子铁芯221中，俯视时的对合面651的长度比齿61的周向的宽度W2大。对合面651的范围为将定子铁芯221弯曲成环状时实际接触的范围。在将定子铁芯221弯曲成环状时对合面651相对于径向倾斜的情况下，对合面651的长度指的是将对合面651投影在通过对合面651的中心以及中心轴线J1且沿径向延伸的面上时的长度。在铁芯背部62中，通过使对合面651的长度为齿的最小宽度W2以上，能够防止对合面651处的磁通的泄漏，或者能够将磁通的泄漏控制在最小限度。

对合面651的长度与齿的最小宽度W2之间的所述关系也是在定子铁芯221的厚度为不变时成立。一般来说，通过使对合面651的面积为齿61的所述的最小截面积以上，能够防止磁通的泄漏，或者能够将磁通的泄漏控制在最小限度。在将定子铁芯221弯曲成环状时对合面651相对于径向倾斜的情况下，对合面651的面积指的是将对合面651投影在通过对合面651的中心以及中心轴线J1且沿径向延伸的面上时的面积。另外，铁芯背部要素621为直线状时，铁芯背部要素621的最小截面积有比对合面651的面积大的情况，也有比对合面651的面积小的情况。特别是，与图4不同，当内表面654为以中心轴线J1为中心的圆筒面的一部分时，铁芯背部要素621的最小截面积很有可能比对合面651的面积小。

图6是简略表示8根齿61上的绕组的状态的图。粗实线表示主绕组81，粗的单点划线表示辅助绕组82。并且，省略了主绕组81以及辅助绕组82多次卷绕于齿61而形成线圈223的样子。主绕组81以及辅助绕组82分别为连续的导线。通过将主绕组81即连续的导线以每隔一个齿61就反转卷绕方向的方式卷绕于每隔一个的齿61而形成多个主线圈811。辅助绕组82即连续的导线以每隔一个齿就反转卷绕方向的方式卷绕于位于形成有主线圈811的每隔一个的齿之间的齿61。由此形成多个辅助线圈821。即，各主线圈811为主绕组81的一部分，各辅助线圈821为辅助绕组82的一部分。

另外，主绕组81以及辅助绕组82的卷绕方向指的是从中心轴线J1侧观察齿61时的卷绕方向。并且，主绕组81以及辅助绕组82也可通过连接被切断的导线而成为连续的导线。

在每隔一个的齿61，以在周向朝同一方向前进的方式卷绕主绕组81以及辅助绕组82，主绕组81的位于齿6１间的连接线224配置于图1的上侧，辅助绕组82的位于齿61间的连接线224配置于图1的下侧。图2所示的连接线224为主绕组81的连接线224。

也可以将主绕组81的连接线224配置于下侧，将辅助绕组82的连接线224配置于上侧。即，主绕组81的连接线224配置于铁芯背部62的上侧以及下侧的其中一侧，辅助绕组82的连接线224配置于铁芯背部62的上侧以及下侧中的另一侧。由此，能够防止主绕组81与辅助绕组82在连接线224的部分发生干涉。定子22的下侧的连接线224的样子与图2大致相同。

与通常的单相感应马达一样，马达1也具有电容器，且通过电容器使流经主绕组81的交流电流的相位与流经辅助绕组82的交流电流的相位错开90度。由此，在定子22的内侧产生旋转磁场，从而旋转部3旋转。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。

例如，在上述实施方式中，如图7所示，外表面753整体也可为以中心轴线J1为中心的圆筒面。然而，在这种情况下，与上述实施方式的外表面753的形状相比材料的使用效率降低。在这种情况下，通过在定子铁芯的厚度为不变时使铁芯背部要素721的最小宽度W11为齿71的最小宽度W12以上，也能够防止磁通的泄漏，或者能够将磁通的泄漏控制在最小限度，进而能够防止马达的工作效率下降，或者能够将马达的工作效率的降低控制在最小限度。另外，铁芯背部的最小宽度W11为齿的最小宽度W12的0.90倍以上时，也不容易产生磁通泄漏的问题。并且，从避免定子铁芯大型化的观点看，优选铁芯背部的最小宽度W11为齿的最小宽度W12的2.00倍以下。并且，如果有想要进一步减小马达的尺寸的要求的话，优选铁芯背部的最小宽度W11为齿的最小宽度W12的1.02倍以下。因此，铁芯背部的最小宽度W11的优选宽度为齿的最小宽度W12的0.9倍以上1.02倍以下，或者为齿的最小宽度W12的0.90倍以上2.00倍以下。一般来说，铁芯背部要素721的优选最小截面积为齿71的最小截面积的0.90倍以上1.02倍以下，或者为齿71的最小截面积的0.90倍以上2.00倍以下。铁芯背部要素721的最小截面积准确地说为在铁芯背部要素721的位于齿71的两侧的部位利用与轴向平行的任意的面进行剖切得到的铁芯背部要素721的最小截面积。并且，齿71的最小截面积准确地说为利用与轴向平行的任意的面中的、与齿71的周向的两侧的侧面交叉的面进行剖切得到的最小截面积。铁芯要素60的数量可为12个，也可更多。在单相感应马达中，原则上铁芯要素60的数量为4的倍数。铁芯要素60的数量为8或者12的情况下，通过使外表面653大致为平面，能够特别提高钢板的使用效率。并且，铁芯背部要素621的外表面653也可不被模制树脂覆盖，也可被马达机壳覆盖。

轴承部4不限定为球轴承41、42。例如也可利用套筒状的轴承部。

上述实施方式以及各变形例的结构只要不相互矛盾就可以进行适当组合。

本发明能够作为各种用途的马达而使用，特别适用于空气调节装置、空气清洁机、加湿器、送风机或者电风扇用的马达。

Claims (12)

1.一种单相感应马达，其特征在于，所述单相感应马达包括：

旋转部；

静止部，其具有定子；以及

轴承部，其将所述旋转部支撑为能够相对于所述静止部以中心轴线为中心旋转，

所述定子包括：

定子铁芯，其具有环状的铁芯背部和从所述铁芯背部向径向内侧延伸的多个齿；以及

多个线圈，所述多个线圈分别形成于所述多个齿，

所述多个线圈包括：

多个主线圈，所述多个主线圈由主绕组形成，所述主绕组通过将连续的导线以每隔一个齿就反转卷绕方向的方式卷绕于每隔一个的齿而形成；以及

多个辅助线圈，所述多个辅助线圈由辅助绕组形成，所述辅助绕组通过将连续的导线以每隔一个齿就反转卷绕方向的方式卷绕于位于形成有所述主线圈的所述每隔一个的齿之间的齿而形成，

所述定子铁芯为多个铁芯要素的集合，

所述多个铁芯要素分别包括铁芯背部要素和一个齿，所述铁芯背部要素为所述铁芯背部的与一个齿对应的部位，

相邻的铁芯背部要素由位于径向外侧的连接部连接，且所述相邻的铁芯背部要素的相互对置的侧面即对合面在所述连接部的径向内侧相接触，

所述铁芯背部要素的在所述齿的两侧利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积为所述齿的利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积的0.90倍以上，

所述铁芯背部要素具有：内表面，其为所述齿侧的面；和外表面，其为与所述齿相反一侧的面，

所述外表面具有沿轴向延伸的槽，

所述铁芯背部要素的利用与所述轴向平行且与所述槽以及内表面交叉的面进行剖切得到的最小截面积为所述齿的所述最小截面积以上。

2.根据权利要求1所述的单相感应马达，

所述铁芯背部要素的在所述齿的两侧利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积为所述齿的利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积以上。

3.根据权利要求1所述的单相感应马达，

所述铁芯背部要素的在所述齿的两侧利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积为所述齿的利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积的2.00倍以内。

4.根据权利要求2所述的单相感应马达，

所述铁芯背部要素的在所述齿的两侧利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积为所述齿的利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积的2.00倍以内。

5.根据权利要求3所述的单相感应马达，

所述铁芯背部要素的在所述齿的两侧利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积为所述齿的利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积的1.02倍以内。

6.根据权利要求4所述的单相感应马达，

所述铁芯背部要素的在所述齿的两侧利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积为所述齿的利用与轴向平行的面进行剖切得到的最小截面积的1.02倍以内。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的单相感应马达，

所述对合面的面积为所述齿的所述最小截面积以上。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的单相感应马达，

所述主绕组的连接线配置于所述铁芯背部的上侧以及下侧中的一侧，所述辅助绕组的连接线配置于所述铁芯背部的上侧以及下侧中的另一侧。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的单相感应马达，

所述铁芯背部要素的作为与所述齿相反一侧的面的外表面包括与径向垂直地延展的平面。

10.根据权利要求1至6中的任一项所述的单相感应马达，

所述铁芯背部要素的作为与所述齿相反一侧的面的外表面的一部分位于比与所述定子铁芯外接的以所述中心轴线为中心的圆筒面靠径向内侧的位置。

11.根据权利要求9所述的单相感应马达，

所述多个铁芯要素的个数为8或者12。

12.根据权利要求10所述的单相感应马达，

所述多个铁芯要素的个数为8或者12。