CN104953778B - 感应电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种感应电动机，其课题在于使感应电动机高效化。本发明的感应电动机的定子槽(34a)内的线圈占空系数为38％以上，其中，将定子齿宽设为Ws，定子槽间距设为σs，β＝Ws/σs时，β在0.46～0.56的范围之内。

Description

感应电动机
本申请主张基于2014年3月26日申请的日本专利申请第2014-063102号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种感应电动机。
背景技术
感应电动机为具备产生旋转磁场的固定件、及通过旋转磁场产生感应电流并利用与旋转磁场之间产生的转矩而旋转的转子的电动机(例如专利文献1)。
专利文献1：日本特开2003-9483号公报
为了实现感动电动机的高效化，要求电磁设计的最佳化。
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种提高感应电动机的效率的技术。
本发明的一种实施方式的感应电动机中，其定子槽内的线圈占空系数为38％以上，其中，将定子齿宽设为Ws，定子槽间距设为σs，β＝Ws/σs时，β在0.46～0.56的范围之内。
通过将定子的电磁设计参数设定为如上，能够提高感应电动机的效率。
另外，将以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表现在方法、装置及系统等之间做相互替换的发明也作为本发明的方式而有效。
根据本发明，能够提高感应电动机的效率。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式所涉及的笼型感应电动机的剖视图。
图2是笼型感应电动机的定子及转子的局部剖视图。
图3是表示改变β值时的电动机效率的变化的曲线图。
图4是表示改变β值时的电动机效率的变化的曲线图。
图5(a)是表示β＝0.46时的定子形状的图，图5(b)是表示β＝0.56时的定子形状的图。
图6是表示改变Ds/Ws的值时的电动效率的变化的曲线图。
图中：10-感应电动机，34-定子，34a-定子槽，36b-定子齿，Ds-定子槽高度，σs-定子槽间距，Ws-定子齿宽。
具体实施方式
图1是将本发明的一种实施方式所涉及的笼型感应电动机10沿包括中心轴的铅垂面剖切时的剖视图。
定子(固定件)34是层叠冲切成同一形状的多个薄板状(例如厚度为0.5mm)的电磁钢板而形成的。定子34例如通过热压配合而嵌合于框架30的内周。在形成于定子34的多个狭槽卷绕有铜线线圈38。
转子36也是层叠冲切成同一形状的多个薄板状的电磁钢板而形成的。在转子36的中央形成有供旋转轴12插穿的圆形孔，并且在该圆形孔外周侧等间隔形成有多个沿着径向延伸的同一形状的狭槽36a(参考图2)。转子36的圆形孔和旋转轴12以过盈配合的方式固定。
框架30例如由压铸铝、铸铁或钢板制成，具有如下作用：支撑转子及定子的重量，并且向电动机外部释放转子及定子等产生的热量。为了提高散热性能，在框架30的外周设置有多个沿着与旋转轴平行的方向延伸的散热片40。
旋转轴12分别经由轴承16、17旋转自如地支撑于从框架30向内径侧延伸的两侧的凸缘14、15上。凸缘14、15可与框架30一体形成，也可以与框架分开形成之后再固定到框架30。
在旋转轴12的后端侧配置有风扇18。风扇18的外侧配置有风扇罩32。
图2是将笼型感应电动机10的定子34及转子36沿与旋转轴正交的平面剖切时的局部剖视图。
在定子34沿着周向等间隔形成有沿径向延伸的同一形状的定子齿34b，在定子齿彼此之间划分有在转子36侧具有开口部的定子槽34a。在定子槽34a卷绕多次铜线42而形成线圈。若使交流电流流到线圈，则在定子齿34b及定子磁轭产生旋转磁场。
定子槽34a及定子齿34b的形状对定子的电磁设计带来较大的影响。在图2中，作为在定子的电磁设计中应考虑的参数而示出了定子齿宽Ws、定子槽间距σs及定子槽高度Ds。另外，当定子齿的宽度在径向上不恒定时，定子齿宽Ws表示该宽度在径向上的平均值。
本申请发明人发现，定子齿宽与定子槽间距之比β＝Ws/σs，定子槽高度与定子齿宽之比Ds/Ws、线圈占空系数(狭槽内的除去了被膜的铜线裸线的截面积/狭槽截面积)的选择、定子齿的平均磁通量密度对感应电动机的高效化是重要的。
上述内容中，若将铜线卷绕成线圈占空率系数成为38％以上，则能够特别提高感应电动机的效率。并且，若将流过线圈的电流控制成使定子齿的平均磁通量密度成为1.7T以上，则能够特别提高感应电动机的效率。
以下对比例β及Ds/Ws的范围的确定进行说明。
图3为表示在容量为0.75kW的感应电动机中改变β值时的电动机效率的变化的曲线图。图中的横轴表示电压，纵轴表示效率。
通常，在感应电动机中，如上所述的曲线图中，提高规定电压范围内的峰值效率非常重要。参考图3中用箭头表示的电压范围A的效率，若从β＝0.43变更为β＝0.46，则可知峰值效率大幅上升。并且可知，若从β＝0.56变更为β＝0.59，则峰值效率大幅下降。
通过该观察可知，在容量为0.75kW的该感应电动机中，若将β设为0.46～0.56的范围之内，则感应电动机的效率变高。
图4为表示在容量为2.2kW的感应电动机中改变β值时的电动机效率的变化的曲线图。图中的横轴表示电压，纵轴表示效率。
参考图4中用箭头表示的电压范围A的效率，若从β＝0.43变更为β＝0.46，则可知峰值效率大幅上升。并且可知，若从β＝0.56变更至β＝0.59，则峰值效率大幅下降。
通过该观察可知，在容量为2.2kW的该感应电动机中，若将β设为0.46～0.56的范围之内，则感应电动机的效率变高。
并且，从图3及图4可知，实现高效化的β值不依赖于感应电动机的容量。
图5(a)是表示β＝0.46时的定子形状的图，图5(b)是表示β＝0.56时的定子形状的图。
从图5(a)可知，在β＝0.46时，定子齿的宽度相比于定子槽变窄。倘若将β设为小于0.46，则导致定子齿的底部的机械强度不足而有可能折损齿或因磁致伸缩带来的噪音变大。
从图5(b)可知，在β＝0.56时，定子槽的宽度相比于定子齿变窄。倘若将β设为大于0.56，则由于定子截面积变小，因此线圈截面积也变小，从而导致感应电动机的效率恶化。
图6是表示在容量为0.75kW的感应电动机中改变Ds/Ws的值时的电动机效率的变化的曲线图。图中的横轴表示电压，纵轴表示效率。
参考图6中用箭头表示的电压范围B的效率，若从Ds/Ws＝2.5变更为Ds/Ws＝3.0，则峰值效率大幅上升。并且可知，若从Ds/Ws＝5.5变更为Ds/Ws＝6.0，则峰值效率大幅下降。
通过该观察可知，在该感应电动机中，若将Ds/Ws设为3.0～5.5的范围之内，则感应电动机的效率变高，并且优选将Ds/Ws设为4.0～5.0的范围之内。
如以上说明，在本实施方式中，明确了与用于实现感应电动机的高效化的定子的电磁设计有关的方针。即，以定子齿宽与定子槽间距之比β成为0.46～0.56的范围的方式，和/或以定子槽高度与定子齿宽之比Ds/Ws成为3.0～5.5的范围的方式设计定子形状，从而能够实现感应电动机的高效化。
基于本实施方式的高效的感应电动机与相同程度效率的以往设计的感应电动机相比，由于定子的层叠钢板的层厚较小，因此能够使感应电动机小型化。与此同时，通过缩减铜线、电磁钢板及铝导体等材料，能够降低制造成本。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。这些实施方式为例示，对这些各构成要件的组合能够实施各种变形例，并且这些变形例也都属于本发明的范围，这一点对本领域技术人员而言是能够理解的。
在实施方式中对笼型感应电动机进行了说明。但是，与转子的结构无关，在具有将线圈卷绕于定子而产生旋转磁场的结构的任意感应电动机中，也能够同样适用本发明。

Claims (5)

1.一种感应电动机，其定子槽内的线圈占空系数为38％以上，所述感应电动机的特征在于，
将定子齿宽设为Ws，定子槽间距设为σs，β＝Ws/σs时，β在0.46～0.56的范围之内。
2.根据权利要求1所述的感应电动机，其特征在于，
将定子槽高度设为Ds时，Ds/Ws在3.0～5.5的范围之内。
3.根据权利要求1或2所述的感应电动机，其特征在于，
β不依赖于马达容量。
4.根据权利要求1或2所述的感应电动机，其特征在于，
定子齿的平均磁通量密度为1.7T以上。
5.根据权利要求3所述的感应电动机，其特征在于，
定子齿的平均磁通量密度为1.7T以上。
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