CN104113177A - 同步感应电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种同步感应电动机，该同步感应电动机的旋转部具有轴、转子铁芯、多个槽、二次导体、多个磁铁插入空间、多个磁铁以及非磁性部。转子铁芯固定于轴。多个槽设置在转子铁芯的外周部。二次导体填充于槽中。多个磁铁插入空间设置在槽的径向内侧。多个磁铁埋入于磁铁插入空间中。在该同步感应电动机中，非磁性部形成为与磁铁的周向两端部对置。非磁性部同与其对置的槽的径向的距离为非磁性部的周向两端部与磁铁插入空间的周向两端部的距离以下。因此，限制磁通的流动，获得良好的电动机特性。并且，还能够使磁铁的磁极面积扩大，解决同步感应电动机在起动时的转矩不足。

Description

同步感应电动机

技术领域

本发明涉及一种用于泵和鼓风机等、以及其他的一般工业用途的同步感应电动机。

背景技术

同步感应电动机在起动时利用转子的起动用笼形导体而作为感应电动机进行工作，且在转子达到同步速度附近时被由永磁铁形成的转子磁极吸引至同步速度，从而达到同步速度。同步感应电动机由于具有定速运转性和高效性等优越的性能，而被广泛用于泵和鼓风机等一般工业用途或者他用。特别是对电动机的转子结构实施了各种改良。

以往的同步感应电动机的转子一般如日本公开公报第2001-339884号所示。以下，对以往的同步感应电动机进行说明。

以往的同步感应电动机的转子具有转子铁芯、防止磁通短路用的槽以及笼形二次导体。防止磁通短路用的槽设置在转子铁芯的外周。笼形二次导体配置于槽中。永磁铁以在笼形二次导体的内侧将两个永磁铁配置成大致<形的状态，以中心轴线为中心对置而被配置成大致菱形。各永磁铁被埋入成从永磁铁插入空间的一端到达另一端。为了防止永磁铁的不同的极之间的磁通短路，在永磁铁插入空间的周向端部设置磁通屏障。

在此，能够从转子中取出的永磁铁的磁通量大致与永磁铁的磁极面积成比例。

然而在以往的结构中，为了改善转矩量、即为了确保作为电动机所必需的永磁铁的磁通量，需要在轴向上延长永磁铁来扩大永磁铁的磁极面积。这必然存在如下课题：需要增加转子铁芯的层叠厚度，使得电磁钢板的使用量增大从而成本变高。并且存在如下课题：即使增大了转子铁芯的层叠厚度，转矩量也不会同层叠厚度的高度成比例地增大，从而无法获得期望的高转矩。

并且在以往的构成中，由于磁通屏障同与其对置的槽的径向距离长，所以存在磁通向磁通屏障的径向外部泄漏的课题。因此，存在如下课题：不能够使永磁铁插入空间与磁通屏障之间充分磁饱和，得不到良好的电动机特性。

发明内容

根据本发明所例示的一实施方式，同步感应电动机具有：静止部；旋转部，其被支承为能够相对于静止部以上下延伸的中心轴线为中心旋转；以及轴承部，其将旋转部支承为能够相对于静止部以中心轴线为中心旋转。静止部具有：电枢，其以中心轴线为中心与该中心轴线同轴配置；以及框架，其将电枢容纳在内部。旋转部具有：轴，其沿中心轴线延伸；转子铁芯，其固定于轴；多个槽，其设置在转子铁芯的外周部；二次导体，其填充于槽中；多个磁铁插入空间，其设置在槽的径向内侧；多个磁铁，其埋入于磁铁插入空间中；以及非磁性部，其用于防止磁通短路，形成为与磁铁插入空间的周向两端部对置。旋转部是二极转子。非磁性部同与其对置的槽的径向的距离小于等于非磁性部的周向两端部与磁铁插入空间的周向两端部的周向距离。

根据本发明所例示的一实施方式，形成磁极的一极的一对磁铁的相邻的周向端部所形成的角度是90度以下。非磁性部具有第一非磁性部和第二非磁性部。第一非磁性部的周向两端部与第二非磁性部的周向两端部相互平行地配置。

根据本发明所例示的一实施方式，非磁性部的周向两端部与磁铁插入空间的周向两端部相互平行地配置。

根据本发明所例示的一实施方式，至少一个非磁性部的径向外侧的端面是圆弧状。

根据本发明所例示的一实施方式，第二非磁性部是具有等边部和底边部的等腰三角形。等边部的长度比磁铁的径向宽度大。

根据本发明所例示的一实施方式，非磁性部的径向外侧端部与中心轴线的距离小于等于磁铁插入空间的与该非磁性部对置的周向两端部到中心轴线的距离。

根据本发明所例示的一实施方式，旋转部在磁铁插入空间的径向外侧具有铆接部。

根据本发明所例示的一实施方式，旋转部具有铆接部，铆接部配置在第二非磁性部的径向内侧。

根据本发明所例示的一实施方式，轴具有向径向外侧突出的突部。

根据本发明所例示的一实施方式，槽的除径向外端以外的部分在俯视时呈周向宽度随着朝向径向外侧而扩大的形状。

根据本发明所例示的发明，通过使非磁性部同与该非磁性部对置的槽的径向距离小于等于非磁性部的周向两端部与磁铁插入空间的周向两端部的周向距离，能够扩大磁铁的磁极面积，且使磁铁插入空间与磁通屏障之间磁饱和，防止通过永磁铁间的不同磁极的磁通短路。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的同步感应电动机的纵剖视图。

图2是第一实施方式所涉及的旋转部的剖视图。

图3是第二实施方式所涉及的旋转部的剖视图。

具体实施方式

以下，对本发明所例示的实施方式进行说明。另外在本申请中，分别将与同步感应电动机的中心轴线平行的方向称为“轴向”，将与同步感应电动机的中心轴线正交的方向称为“径向”，将沿以同步感应电动机的中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。并且在本申请中，以轴向作为上下方向，相对于旋转部将轴承侧32作为上侧来说明各部分的形状和位置关系。但是，对上下方向的定义不是意图限定本发明所涉及的同步感应电动机在制造时和使用时的朝向。

并且在本申请中，“平行的方向”也包括大致平行的方向。并且在本申请中，“正交的方向”也包括大致正交的方向。

＜一.第一实施方式＞

使用图1和图2进行说明。图1是本发明的第一实施方式所涉及的同步感应电动机（以下称为电动机）的纵剖视图。如图1所示，电动机具有静止部1、旋转部2和轴承部3。图2是与中心轴线J1正交的平面上的剖视图。

静止部1具有电枢11和框架12。电枢11被容纳在框架12的内部。并且，电枢11与中心轴线J1大致同轴配置。电枢11具有定子铁芯和绕组（未图示）。定子铁芯由沿轴向层叠电磁钢板而形成的层叠钢板构成。绕组卷绕于定子铁芯，并向旋转部2提供磁场。在本实施方式中，定子铁芯为斜槽铁芯。

旋转部2被支承为能够以上下延伸的中心轴线J1为中心旋转。旋转部2具有轴21、转子铁芯22、多个槽23、二次导体24、多个磁铁插入空间25、多个磁铁26以及多个非磁性部27。轴21沿中心轴线J1配置。例如使用不锈钢等金属作为轴21的材料。轴21经由构成轴承部3的一对轴承31、32以能够旋转的方式支承于作为静止部1的一部分的框架12。

转子铁芯22被固定于轴21。轴21具有向径向外侧突出的突部211。突部211被插入到设置在转子铁芯22的中央的键槽29的内侧。通过层叠多张磁性钢板形成转子铁芯22，所述磁性钢板是通过将电磁钢板冲切成规定的形状而形成的。转子铁芯22通过将多张磁性钢板相互铆接而层叠为一体。在铆接处形成了后述的铆接部28。另外在本实施方式中，磁性钢板通过铆接被固定，但并不限于此，例如也可以通过焊接被一体化。在这种情况下，焊接处相当于铆接部28。

槽23是在转子铁芯22的外周部设置有多个的孔且沿轴向形成为笼形。槽23在俯视时呈周向宽度随着朝向径向外侧而扩大的近似风筝形状。另外，在本发明中，风筝形状是指在从中心轴线J1放射的方向上较长的五边形。在周向上对置的槽23之间的相邻的周向的端面大致相互平行。因此，能够确保相邻的槽23之间的磁路，且在笼形二次导体中产生磁场，减小感应电流流经槽23之间时的电阻值。另外，由于槽23呈近似风筝形状，而具有以下优点，即能够在旋转部2的周向上配置许多槽23，且还能够确保笼形二次导体的截面积大。并且，槽23的径向内端部的角形成为被倒角了的倒角形状。

二次导体24填充于槽23中。具体来说二次导体24是利用将铝压铸合金通过注射成型而填充于槽23中的。各二次导体24的上部和下部分别通过环状部241连接。

磁铁插入空间25是设置在槽23的径向内侧的孔。在本实施方式中，磁铁插入空间25被配置在四处。各磁铁插入空间25是在俯视时呈大致长方形的孔。各磁铁插入空间25在俯视时被配置成大致菱形。在各磁铁插入空间25的周向两端部，设置在各磁铁插入空间25的短边方向上宽度扩大的扩宽部251。

多个磁铁26被埋入到各磁铁插入空间25中。在本实施方式中，各磁铁26分别被插入到各磁铁插入空间25中。即在本实施方式中，磁铁26是四个。在俯视时，由于各磁铁插入空间25被配置成大致菱形，因此磁铁26以轴21为中心对置而被配置成大致菱形。磁铁26由稀土类磁铁制成。磁铁26是大致板状。图2所示的各磁铁26的径向外侧分别被单极磁化。

由四个磁铁26形成二极转子磁极。即，图2所示的上侧的两个磁铁261、262分别在朝向径向外侧的面（图2所示的上侧的面）形成N极，在朝向径向内侧的面（图2所示的下侧的面）形成S极。由此，由图2所示的上侧的两个磁铁261、262形成N极。并且，图2所示的下侧的磁铁263、264分别在朝向径向外侧的面（图2所示的下侧的面）形成S极，在朝向径向内侧的面（图2所示的上侧的面）形成N极。由此，由图2所示的下侧的两个磁铁263、264形成S极。

并且，多个磁铁26被埋入成从磁铁插入空间25的轴向一端到达另一端。

非磁性部27是在转子铁芯22形成有多个的孔。非磁性部27起到磁通屏障的作用。非磁性部27形成为与磁铁插入空间25的周向两端部对置，由此，非磁性部27防止磁铁26的磁通的短路。

非磁性部27具有第一非磁性部271和第二非磁性部272。第一非磁性部271配置在磁极与磁极之间。即在本实施方式中，第一非磁性部271被配置在磁铁261和磁铁263的图2所示的左侧，以及磁铁262和磁铁264的图2所示的右侧。第一非磁性部271在俯视时呈大致圆弧状。第一非磁性部271的周向的端部273与磁铁插入空间25的周向的端部对置。第一非磁性部271的端部273与磁铁插入空间25的周向的端部大致相互平行地配置。第一非磁性部271的径向外侧的端面在俯视时呈大致圆弧状。第一非磁性部271与槽23在径向上对置。

在此，构成为：第一非磁性部271同与第一非磁性部271对置的槽23的径向距离L1小于等于第一非磁性部271的周向两端部与磁铁插入空间25的周向两端部的距离L2。

像这样，通过使第一非磁性部271与槽23之间的径向距离L1等于或者小于第一非磁性部271的周向两端部与磁铁插入空间25的周向两端部之间的周向距离L2，来限制磁通的流动，获得良好的电动机特性。并且，扩大了磁铁的磁极面积，也解决了电动机的转矩不足。

第二非磁性部272形成于形成磁极的一对磁铁26之间。即在本实施方式中，配置在磁铁261与磁铁262之间，以及磁铁263与磁铁264之间。形成磁极的一极的一对磁铁26的相邻的周向端部形成的角度是90度以下，且第一非磁性部271的周向两端部与第二非磁性部272的周向两端相互平行地配置。因此，第一非磁性部271同与其对置的槽23之间的径向距离小，且第二非磁性部272同与其对置的槽23之间的径向距离小。因此，能够提高朝向同一磁极方向的磁铁26的磁通密度，并防止向不同的磁极漏磁，所以能够有效地改善磁特性。

第二非磁性部272在俯视时呈大致三角形。在本实施方式中，第二非磁性部272在俯视时呈顶角朝向径向内侧、且具有等边部274和底边部的等腰三角形形状。等边部274的长度比磁铁26的径向宽度大。因此，第二非磁性部272能够进一步防止磁铁26的磁通短路。并且，第二非磁性部272的周向的端部、即等边部274与磁铁插入空间25的周向的端部对置。第二非磁性部272的端部即等边部274与磁铁插入空间25的周向的端部大致相互平行地配置。

在本实施方式中，非磁性部27的径向外侧端部与中心轴线J1的距离小于等于磁铁插入空间25的与该非磁性部27对置的周向两端部到中心轴线J1的距离。但是非磁性部27的径向外侧端部与中心轴线J1的距离也可以等于磁铁插入空间25的与该非磁性部27对置的周向两端部到中心轴线J1的距离。通过像这样的构成，能够容易地配置将铝压铸合金注射成型于槽23中时的模具。

在转子铁芯22上配置多个铆接部28。铆接部28在俯视时呈大致长方形形状。在本实施方式中，铆接部281配置在各磁铁插入空间25的径向外侧。更详细地说，配置在各磁铁插入空间25在周向上的大致中央位置的径向外侧。因此，转子铁芯22层叠起来时，能够提高转子铁芯22的刚性。

铆接部282、283配置在第一非磁性部271的径向内侧。铆接部282的长边方向与第一非磁性部271的延伸方向大致一致。假设，铆接部282、283配置在各磁铁插入空间25的径向外侧的情况下，转子铁芯22的径向内部不能被充分固定，转子铁芯22的刚性变小，转子铁芯22的固有频率也变小。由此，存在电动机的励磁频率与转子铁芯22的固有频率相同而共振，从而电动机的振动变大这样的课题。在本实施方式中，通过在周向上均等地配置铆接部282、283，在驱动高速旋转的电动机时，能够提高转子铁芯22的刚性，并提高转子铁芯22的固有频率，防止共振。

并且，铆接部282的长边方向与第一非磁性部271的内周面大致平行。铆接部283的长边方向与第二非磁性部272的底边275大致平行。

＜二.其他的实施方式＞

以上对本发明所例示的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述的实施方式。图3是示出本发明的其他的实施例所涉及的转子的结构的俯视图。

如图3所示，本实施方式所涉及的旋转部也可以没有第二非磁性部272。因为即使像这样构成，也能够提高朝向同一磁极方向的磁铁26的磁通密度，且防止向不同的磁极漏磁，所以能够有效地改善磁特性。

此外，电动机的细节的结构也可以不同于本申请的各图所示出的结构。

并且，也可以在不发生矛盾的范围内适当地组合在上述的实施方式和変形例中出现的各构件。

Claims (10)

1.一种同步感应电动机，其具有：

静止部；

旋转部，其被支承为能够相对于所述静止部以上下延伸的中心轴线为中心旋转；以及

轴承部，其将所述旋转部支承为能够相对于所述静止部以所述中心轴线为中心旋转，

所述静止部具有：

电枢，其以所述中心轴线为中心与该中心轴线同轴配置；以及

框架，其将所述电枢容纳在内部，

所述旋转部具有：

轴，其沿所述中心轴线延伸；

转子铁芯，其固定于所述轴；

多个槽，其设置在所述转子铁芯的外周部；

二次导体，其填充于所述槽中；

多个磁铁插入空间，其设置在所述槽的径向内侧；

多个磁铁，其埋入于所述磁铁插入空间中；以及

非磁性部，其用于防止磁通短路，形成为与所述磁铁插入空间的周向两端部对置，

所述同步感应电动机的特征在于，

所述旋转部是二极转子，

所述非磁性部同与其对置的所述槽的径向的距离小于等于所述非磁性部的周向两端部与所述磁铁插入空间的周向两端部的周向距离。

2.根据权利要求1所述的同步感应电动机，其特征在于，

形成磁极的一极的一对磁铁的相邻的周向端部所形成的角度是90度以下，

所述非磁性部具有第一非磁性部和第二非磁性部，

所述第一非磁性部的周向两端部与所述第二非磁性部的周向两端部相互平行地配置。

3.根据权利要求1所述的同步感应电动机，其特征在于，

所述非磁性部的周向两端部与所述磁铁插入空间的周向两端部相互平行地配置。

4.根据权利要求1所述的同步感应电动机，其特征在于，

至少一个所述非磁性部的径向外侧的端面是圆弧状。

5.根据权利要求3所述的同步感应电动机，其特征在于，

所述第二非磁性部是具有等边部和底边部的等腰三角形，

所述等边部的长度比所述磁铁的径向宽度大。

6.根据权利要求1所述的同步感应电动机，其特征在于，

所述非磁性部的径向外侧端部与所述中心轴线的距离小于等于所述磁铁插入空间的与该非磁性部对置的周向两端部到所述中心轴线的距离。

7.根据权利要求1所述的同步感应电动机，其特征在于，

所述旋转部在所述磁铁插入空间的径向外侧具有铆接部。

8.根据权利要求2所述的同步感应电动机，其特征在于，

所述旋转部具有铆接部，所述铆接部配置在所述第二非磁性部的径向内侧。

9.根据权利要求1所述的同步感应电动机，其特征在于，

所述轴具有向径向外侧突出的突部。

10.根据权利要求1所述的同步感应电动机，其特征在于，

所述槽的除径向外端以外的部分在俯视时呈周向宽度随着朝向径向外侧而扩大的形状。