CN106169848A - 笼型感应电动机、笼型感应电动机用转子及转子制造方法 - Google Patents

笼型感应电动机、笼型感应电动机用转子及转子制造方法 Download PDF

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涓规不瀹界邯
丹治宽纪
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Abstract

本发明提供一种可减小转子铁芯的涡流损耗并可进行高速旋转的笼型感应电动机。笼型感应电动机的转子(10)包括：旋转杆(15)；固定于旋转杆(15)，且沿着外周以彼此在周向上隔开间隔的方式形成有在轴向上延伸的多个棒用槽的转子铁芯(16)；以及配置在棒用槽内且在轴向上延伸的多个导体棒(17)。转子铁芯(16)通过在轴向上层叠多个厚板铁芯构件(27)来形成。棒用槽通过分别对多个厚板铁芯构件(27)进行激光加工、切削加工、气体切割中的任一种来形成。转子铁芯(16)的中央开口(28)通过热压配合来固定于旋转杆(15)的半径方向外侧。

Description

笼型感应电动机、笼型感应电动机用转子及转子制造方法
技术领域
本发明涉及笼型感应电动机、用于该笼型感应电动机的转子以及该转子的制造方法。
背景技术
现有的典型的笼型感应电动机包括：可在转轴周围旋转的转子、以及以包围转子的半径方向外侧的方式配置的定子。并且，转子包括：将转轴作为轴形成为圆柱状的旋转杆(rotating shaft)；旋转杆沿轴向贯穿的圆筒状的转子铁芯；分别配置于转子铁芯所形成的棒用槽内且沿轴向延伸的多个导体棒；以及在导体棒的两端以沿周向对该端部彼此进行短路的方式来进行接合的短路环。
作为转子铁芯，为了抑制因涡流而产生的损耗，已知有下述结构，即：使沿着与轴向相垂直的平面扩展的多片薄钢板彼此电绝缘，并沿轴向对它们进行层叠而得到。这种层叠结构的转子铁芯通过热压配合来固定于旋转杆。此外，通过沿轴向对转子铁芯进行压缩，从而实现各钢板间的密接(专利文献1)。
另一方面，特别在高速旋转用的笼型感应电动机中，已知有将转子铁芯与旋转杆一起构成为具有一体结构的整锻转子的技术。这种一体结构的转子铁芯的机械强度较高(专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平6-284608号公报
专利文献2：日本专利特开平10-127022号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在使使用层叠结构的转子铁芯进行高速旋转的情况下，由于施加于钢板的离心力而使得热压配合部分的旋转杆与转子铁芯的结合力变弱，因此，需要预先增强热压配合的紧固力。该情况下，若各钢板较薄，则钢板有可能会因为热压配合的紧固力而发生压曲现象。
另一方面，在整锻转子中，由于容易流过轴向的电流，因此因涡电流而产生的损耗变大。
并且，在整锻转子中，需要通过从转子铁芯的外周进行切削等来进行用于插入导体棒的棒用槽的加工，因此棒用槽的形状受到限制。即，与配置导体棒的棒用槽的内部周向宽度相比，无法使棒用槽的开口部的周向宽度太小。因此，由于转子的高速旋转所产生的离心力，有可能导致导体棒从棒用槽飞出到半径方向外侧。
本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题，减小转子铁芯的涡流损耗，并且可进行高速旋转的笼型感应电动机。
解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明所涉及的笼型感应电动机包括：可在转轴周围旋转的转子、以及以包围所述转子的半径方向外侧的方式配置的定子，该笼型感应电动机的特征在于，所述转子包括：旋转杆，该旋转杆以所述转轴作为轴，并形成为大致圆柱状；转子铁芯，该转子铁芯为圆筒状，形成有用于使所述旋转杆沿轴向贯穿的中央开口，并固定于所述旋转杆的半径方向外侧，并且沿外周形成有彼此在周向上隔开间隔且沿轴向延伸的多个棒用槽；多个导体棒，该多个导体棒分别配置于所述棒用槽内，并沿轴向延伸；以及短路环，该短路环在所述导体棒的两端以沿周向对所述导体棒的端部彼此进行短路的方式来进行接合，所述转子铁芯通过在轴向上层叠施加有绝缘覆盖的圆板状的多个厚板铁芯构件来形成，所述棒用槽通过分别对所述多个厚板铁芯构件进行激光加工、切削加工、气体切割中的任一种来形成，所 述转子铁芯的所述中央开口通过热压配合来固定于所述旋转杆的半径方向外侧。
本发明所涉及的笼型感应电动机用转子的特征在于，包括：旋转杆，该旋转杆以转轴作为轴，并形成为大致圆柱状；转子铁芯，该转子铁芯为圆筒状，形成有用于使所述旋转杆沿轴向贯穿的中央开口，并固定于所述旋转杆的半径方向外侧，并且沿外周形成有彼此在周向上隔开间隔且沿轴向延伸的多个棒用槽；多个导体棒，该多个导体棒分别配置于所述棒用槽内，并沿轴向延伸；以及短路环，该短路环在所述导体棒的两端以沿周向对所述导体棒的端部彼此进行短路的方式来进行接合，所述转子铁芯通过在轴向上层叠施加有绝缘覆盖的圆板状的多个厚板铁芯构件来形成，所述棒用槽通过分别对所述多个厚板铁芯构件进行激光加工、切削加工、气体切割中的任一种来形成，所述转子铁芯的所述中央开口通过热压配合来固定于所述旋转杆的半径方向外侧。
本发明所涉及的转子制造方法是笼型感应电动机用的转子的制造方法，所述转子包括：旋转杆，该旋转杆以转轴作为轴，并形成为大致圆柱状；转子铁芯，该转子铁芯为圆筒状，形成有用于使所述旋转杆沿轴向贯穿的中央开口，并固定于所述旋转杆的半径方向外侧，并且沿外周形成有多个彼此在周向上隔开间隔且沿轴向延伸的棒用槽；多个导体棒，该多个导体棒分别配置于所述棒用槽内，并沿轴向延伸；以及短路环，该短路环在所述导体棒的两端以沿周向对所述导体棒的端部彼此进行短路的方式来进行接合，所述转子铁芯通过在轴向上层叠施加有绝缘覆盖的圆板状的多个厚板铁芯构件来形成，该转子制造方法的特征在于，包括：通过激光加工、切削加工、气体切割中的任一种，在所述厚板铁芯构件上分别形成所述棒用槽的槽形成步骤；在所述槽形成步骤之后，通过对所述多个厚板铁芯构件进行加热使其热膨胀从而使所述旋转杆插入所述中央开口的插入步骤；以及在所述插入步骤之后，通过对所述多个厚板铁芯构件进行散热使所述厚板铁芯构件收缩从而将所述厚板铁芯构件固定于所述旋转杆的散热步骤。
发明效果
根据本发明，能够提供一种可减小转子铁芯的涡流损耗并可进行高速旋转的笼型感应电动机。
附图说明
图1是示意性地示出本发明所涉及的笼型感应电动机的一个实施方式的纵向剖面图。
图2是表示图1的笼型感应电动机的实施方式中厚板铁芯构件的棒用槽附近的主视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明所涉及的笼型感应电动机的一个实施方式进行说明。图1是示意性地示出本发明所涉及的笼型感应电动机的一个实施方式的纵向剖面图。图2是表示图1的笼型感应电动机的实施方式中厚板铁芯构件的棒用槽附近的主视图。
该实施方式的笼型感应电动机包括：可在转轴周围旋转的转子10、以及配置为经由圆环状的间隙11包围转子10的半径方向外侧的圆筒状的定子12。定子12固定支承于定子框架25，被定子框架25覆盖。
定子12包括定子铁芯13和定子线圈14。定子铁芯13通过沿轴向对沿着垂直于转轴的面扩展的圆环状的钢板进行层叠来形成。沿着定子铁芯13的内周、在轴向上延伸的多个定子槽形成为在内周方向上隔开规定的间隔。定子线圈14在定子槽内沿轴向延伸。
转子10包括：旋转杆15、固定于旋转杆15的转子铁芯16、以及在轴向上贯穿转子铁芯16内的多个导体棒17。
旋转杆15大致为圆柱状，具有宽径部18、以及比宽径部18要细的窄径部19。宽径部18与窄径部19之间形成有阶梯部20。在窄径部19形成有沿周向延伸的键槽21。旋转杆15通过两个轴承22、23而被支承为可进行旋转。轴承22、23支承于定子框架25。
在旋转杆15的窄径部19的轴向上的一部分的半径方向外侧配置有转子铁芯16。
导体棒17的轴向两端部分别配置有短路环26，该短路环26在周向上连接导体棒17的端部彼此，使导体棒17的端部彼此在电气上短路。
转子10和定子12配置在定子框架25内，旋转杆15的宽径部18和窄径部19分别贯穿定子框架25并进行延伸。
转子铁芯16通过沿轴向层叠多片圆板状的厚板铁芯构件27来形成。厚板铁芯构件27由被绝缘材料覆盖的钢板形成，厚度例如为10mm以上，30mm以下。厚板铁芯构件27的中央形成有中央开口28，旋转杆15的窄径部19插通该中央开口28内并与其嵌合。多片厚板铁芯构件27中最靠近宽径部18的位置处的厚板铁芯构件27与阶梯部20相抵接。厚板铁芯构件27中最远离宽径部18的位置处的厚板铁芯构件27的距宽径部18较远一侧的端面位于键槽21的轴向位置。通过将键30插入到键槽21，从而转子铁芯16以夹在阶梯部20与键30之间的方式在轴向上被固定。另外，键30例如为C字状，利用其弹性，能够将其从半径方向外侧插入键槽21。
在厚板铁芯构件27各自的外周附近形成有多个图2所示的棒用槽31，该多个棒用槽31彼此在周向上隔开间隔。沿轴向延伸的导体棒17分别插入多个棒用槽31。
棒用槽31的形成例如可通过激光加工、切削加工、气体切割中的任一种来进行。棒用槽31的形状是任意的，但优选为下述形状，即：在外周开口的开口部32较窄，位于开口部32的半径方向内侧且用于收纳导体棒17的棒收纳部33的宽度比开口部32要宽。通过采用这种形状，能够防止在转子10进行旋转时导体棒17因作用于导体棒17的离心力而从棒用槽31飞出。
作为棒用槽31的形状，也可以形成为在厚板铁芯构件27的外周不形成开口部32，而仅将棒收纳部33作为贯通孔，为了防止导体棒17因作用于导体棒17的离心力而从棒用槽31飞出，该形状更为优选。但是，在使用激光加工、切削加工、 气体切割的任一种方式的情况下，与形成开口部32的情况相比，操作性变差。
另外，在现有的层叠较薄钢板而得到的转子铁芯的情况下，通过冲压加工可形成棒用槽31，但本实施方式中，由于使用厚板铁芯构件27，因此，优选通过激光加工、切削加工、气体切割中的任一种来形成棒用槽31。并且，在现有的整锻转子中由于从转子铁芯的外周侧进行加工，因此难以形成图2所示的开口部32较窄、收纳导体棒17的棒收纳部33的宽度比开口部32的宽度要宽的形状。因此，在转子10高速旋转时导体棒17有可能会因作用于导体棒17的离心力而从棒用槽31飞出。
在制造该实施方式的转子10时，预先在厚板铁芯构件27各自的中央形成中央开口28，并且通过激光加工、切削加工、气体切割中的任一种来形成棒用槽31。然后，对多个厚板铁芯构件27进行加热，使其膨胀，在已膨胀的状态下，将旋转杆15的窄径部19插通到中央开口28。在窄径部19插通到规定片数的厚板铁芯构件27的中央开口28之后，沿轴向将这些厚板铁芯构件27按压向阶梯部20，在按压的状态下，将键30插入键槽21并进行固定。然后，通过散热，厚板铁芯构件27进行热收缩，厚板铁芯构件27和旋转杆15成为热压配合状态，从而彼此相固定。此时，由于与现有那样的层叠较薄钢板的情况相比难以发生压曲现象，从而能够增大热压配合的压缩应力。
根据本实施方式，能够提供一种可减小转子铁芯的涡流损耗并可进行高速旋转的笼型感应电动机。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式只是作为示例而呈现，不旨在限定发明的范围。该实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形均包含在发明范围和要旨中，同样也包含在权利要求书所记载的发明及其等同范围内。
标号说明
10 转子
11 间隙
12 定子
13 定子铁芯
14 定子线圈
15 旋转杆
16 转子铁芯
17 导体棒
18 宽径部
19 窄径部
20 阶梯部
21 键槽
22、23 轴承
25 定子框架
26 短路环
27 厚板铁芯构件
28 中央开口
30 键
31 棒用槽
32 开口部
33 棒收纳部。

Claims (6)

1.一种笼型感应电动机，包括：可在转轴周围旋转的转子、以及以包围所述转子的半径方向外侧的方式配置的定子，该笼型感应电动机的特征在于，
所述转子包括：
旋转杆，该旋转杆以所述转轴作为轴，并形成为大致圆柱状；
转子铁芯，该转子铁芯为圆筒状，形成有用于使所述旋转杆沿轴向贯穿的中央开口，并固定于所述旋转杆的半径方向外侧，并且沿外周形成有彼此在周向上隔开间隔且沿轴向延伸的多个棒用槽；
多个导体棒，该多个导体棒分别配置于所述棒用槽内，并沿轴向延伸；以及短路环，该短路环在所述导体棒的两端以沿周向对所述导体棒的端部彼此进行短路的方式来进行接合，
所述转子铁芯通过在轴向上层叠施加有绝缘覆盖的圆板状的多个厚板铁芯构件来形成，
所述棒用槽通过分别对所述多个厚板铁芯构件进行激光加工、切削加工、气体切割中的任一种来形成，
所述转子铁芯的所述中央开口通过热压配合来固定于所述旋转杆的半径方向外侧。
2.如权利要求1所述的笼型感应电动机，其特征在于，
所述棒用槽是在所述厚板铁芯构件的外周开口的槽。
3.如权利要求1或2所述的笼型感应电动机，其特征在于，
所述旋转杆包括：宽径部；窄径部，该窄径部的直径小于所述宽径部，并形成为在与所述宽径部之间形成阶梯部；以及键槽，该键槽在轴向上距所述阶梯部规定距离的位置形成于所述窄径部，且沿周向延伸，
所述转子铁芯的所述中央开口在所述阶梯部与所述键槽之间嵌入所述窄径部，利用从半径方向外侧嵌入所述键槽的键和所述阶梯部来夹住所述转子铁芯。
4.如权利要求1至3的任一项所述的笼型感应电动机，其特征在于，
所述厚板铁芯构件的厚度在10mm以上30mm以下。
5.一种笼型感应电动机用转子，其特征在于，包括：
旋转杆，该旋转杆以转轴作为轴，并形成为大致圆柱状；
转子铁芯，该转子铁芯为圆筒状，形成有用于使所述旋转杆沿轴向贯穿的中央开口，并固定于所述旋转杆的半径方向外侧，并且沿外周形成有彼此在周向上隔开间隔且沿轴向延伸的多个棒用槽；
多个导体棒，该多个导体棒分别配置于所述棒用槽内，并沿轴向延伸；以及
短路环，该短路环在所述导体棒的两端以沿周向对所述导体棒的端部彼此进行短路的方式来进行接合，
所述转子铁芯通过在轴向上层叠施加有绝缘覆盖的圆板状的多个厚板铁芯构件来形成，
所述棒用槽通过分别对所述多个厚板铁芯构件进行激光加工、切削加工、气体切割中的任一种来形成，
所述转子铁芯的所述中央开口通过热压配合来固定于所述旋转杆的半径方向外侧。
6.一种转子制造方法，是笼型感应电动机用的转子的制造方法，
所述转子包括：
旋转杆，该旋转杆以转轴作为轴，并形成为大致圆柱状；
转子铁芯，该转子铁芯为圆筒状，形成有用于使所述旋转杆沿轴向贯穿的中央开口，并固定于所述旋转杆的半径方向外侧，并且沿外周形成有彼此在周向上隔开间隔且沿轴向延伸的多个棒用槽；
多个导体棒，该多个导体棒分别配置于所述棒用槽内，并沿轴向延伸；以及
短路环，该短路环在所述导体棒的两端以沿周向对所述导体棒的端部彼此进行短路的方式来进行接合，
所述转子铁芯通过在轴向上层叠施加有绝缘覆盖的圆板状的多个厚板铁芯构件来形成，
该转子制造方法的特征在于，包括：
通过激光加工、切削加工、气体切割中的任一种，在所述厚板铁芯构件上分别形成所述棒用槽的槽形成步骤；
在所述槽形成步骤之后，通过对所述多个厚板铁芯构件进行加热使其热膨胀从而使所述旋转杆插入所述中央开口的插入步骤；以及
在所述插入步骤之后，通过对所述多个厚板铁芯构件进行散热使所述厚板铁芯构件收缩从而将所述厚板铁芯构件固定于所述旋转杆的散热步骤。
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