CN111585360A - 感应电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集中卷感应电机中防止转子铁芯的外周面和定子铁芯的齿前端面相接触的技术。感应电机(100)具有定子(200)和转子(300)。定子由定子铁芯(210)、以集中卷方式卷绕到定子铁芯(210)的齿(212)(齿基部(213))上的定子绕组(250)构成。转子由转子铁芯(310)、从转子铁芯(310)向下方(轴向一端)的位置上被支持着能够自如旋转的转轴(400)构成。定子铁芯(210)由配置在下方(轴向一端)的第1铁芯部分(210a)和配置在上方(轴向另一端)的第2铁芯部分(210b)构成。第2铁芯部分(210b)、齿前端面(215)的两端部位置上的转子铁芯(310)的外周面(311)和齿前端面(215)之间的空隙G的长度，被设置从周向中央部分朝周向两端部逐渐增加。

Description

感应电机

技术领域

本发明涉及感应电机，特别是定子绕组以集中卷方式卷入齿部的感应电机。

背景技术

作为驱动机器的感应电机，使用了定子绕组以集中卷方式卷绕的集中卷方式感应电机(称为“集中卷感应电机”)。

图7、图8中显示了专利文献1中公开的集中卷感应电机。图7是传统集中卷感应电机500的轴向直角截面图。图8是图7的VIII所示部分的放大图。传统集中卷感应电机500具有定子600和转子700。定子600由定子铁芯610和定子绕组650构成。定子铁芯610具有沿着周向延伸的轭部611和沿着径向延伸的齿部612，齿部612是由从轭部611沿着径向延伸到内周侧的齿基部613和设置在齿基部613的径向内周侧沿着周向延伸的齿前端部614构成。在齿前端部614的径向内周侧的齿前端面615构成了定子铁芯610的内周面。定子绕组650以集中卷方式绕在齿基部613上。转子700具有转子铁芯710和转轴800。在转子铁芯710中，由铜和铝等形成的导体720沿着周向设置。

专利文献1：日本特开2010-11674号公报

发明内容

集中卷方式感应电机，与定子绕组以分布卷方式卷绕的分布卷方式感应电机(称为“分布卷感应电机”)相比，铜线的使用量少。因此，业界开始研讨用集中卷感应电机作为驱动构成压缩机的压缩机构部的电机。

然而，在集中卷感应电机中，因为卷绕在齿(齿基部)的定子绕组的卷绕应力，齿前端部的两端会部分变形。例如，会发生如图8中的虚线所示的变形。即，定子铁芯610的内周面(齿前端面615)的两端侧的部分，会朝接近转子铁芯710的外周面711的方向变形。

另外，例如，在旋转压缩机等中，驱动压缩机构部的电机是配置在压缩机构部的上方，电机的转轴在转子铁芯下方的位置上被支持着能够自如旋转(称为“单侧支持”)。电机的转轴，在比转子铁芯更下方的位置上被单侧支持的情况下，转子铁芯会在转轴被单侧支持的地方附近为中心发生振动。

因此，在这样的压缩机中使用传统的集中卷感应电机600的话，转子铁芯710的外周面711和定子铁芯610的内周面(齿前端面615)会发生相碰触的风险。

本发明是基于以上出发点而创建，旨在提供一种能防止转子铁芯的外周面和定子铁芯的内周面(齿前端面)相接触的集中卷感应电机。

第1发明涉及定子绕组以集中卷方式卷入齿部的感应电机(“集中卷感应电机”)。

本发明的感应电机由具有定子铁芯和定子绕组的定子，以及具有转子铁芯和转轴的转子构成。

定子铁芯由多层板状构件叠压而成，从轴向直角截面来看，具有沿着周向延伸的轭部和沿着径向延伸的多个齿部，齿部具有从轭部沿着径向延伸到内周侧的齿基部，以及设置在齿基部的径向内周侧并沿着周向延伸的齿前端部，在齿前端部的径向内周侧形成了齿前端面。并且齿前端面构成了定子铁芯的内周面。定子绕组，以集中卷方式卷入齿基部。转子铁芯具有轴向一端的轴向一端端面和轴向另一端的轴向另一端端面。

转子铁芯，从轴向直角截面来看，沿着周向配置了多个导体。导体由铜、铝等构成。转子铁芯外周面优选圆形。转轴在与齿前端面(定子铁芯的内周面)及转子铁芯的外周面之间隔着空隙的状态下，被支持着相对定子铁芯能够自如旋转。

本发明中，定子铁芯由配置在轴向一端的第1铁芯部分和配置在轴向另一端的第2铁芯部分构成。在第2铁芯部分中，齿前端面的周向一端部及周向另一端部位置上的空隙长度，被设置成比位于周向一端部和周向另一端部之间的中央部分位置上的空隙长度长。作为构成第2铁芯部分的板状构件，其齿前端面优选，齿前端面两端侧位置上的空隙长度比中央部分位置上的空隙长度长的板状构件。第1铁芯部分优选空隙长度等长(包含“略相等”)。第2铁芯部分的轴向长度适当设定。

在本发明中，定子铁芯的轴向另一端侧齿前端面的周向两端部位置上的空隙长度，被设置成比中央部分位置上的空隙长度长，可以防止定子铁芯轴向另一端侧的齿前端面与转子铁芯的外周面的碰触。

本发明优选转轴在定子铁芯和轴向一端侧被支持着能够自如旋转的感应电机。

在第1发明的不同形态中，第2铁芯部分齿前端面的周向一端部位置上的空隙长度，是从中央部分和周向一端部的连接部起朝周向一端部方向逐渐增加，周向另一端部位置上的空隙长度，是从中央部分和周向另一端部的连接部起朝周向另一端部方向逐渐增加。本形态可以更有效地防止定子轴向另一端部的齿前端面与转子铁芯的外周面的碰触。

在第1发明的不同形态中，第2铁芯部分周向一端部及周向另一端部位置上的齿前端面沿着周向直线延伸。本形态可以防止第2铁芯部分流经齿前端面周向两端侧的磁束发生急剧变化。在本发明的不同形态中，转轴从转子铁芯向轴向一端的位置上被支持着能够自如旋转。

本形态中转轴从转子铁芯向轴向一端的位置上被支持着能够自如旋转(单侧支持)的情况下，可以防止齿前端面和转子铁芯外周面的碰触。

第2发明涉及压缩机。

本发明的压缩机具有容器和设置在容器内用来压缩工作介质的压缩机构部以及用来驱动压缩机构部的电机，压缩机构部设置在从电机向轴向一端的位置上。压缩机优选旋转压缩机。电机采用了上述任一的感应电机。

第2发明与上述的感应电机具有同样的效果。

本发明可以防止转子铁芯外周面和定子铁芯内周面的碰触。

附图说明

图1是表示本发明的压缩机的一个实施方式的概略结构图。

图2是表示本发明的感应电机的一个实施方式的概略结构图。

图3是图2的III-III线截面图。

图4是图3的箭头IV所示部分的放大图。

图5是图2的V-V线截面图。

图6是图5的箭头VI所示部分的放大图。

图7是传统感应电机的截面图。

图8是图7的箭头VIII所示部分的放大图。

附图标记的说明：

10 压缩机

20 密闭容器

21 吐出口

22 吸入口

23、24 轴承部

30 压缩机构部

31 汽缸

32 偏心转子

33 压缩室

34 油底壳

40 储液罐

41 吸入管

100 感应电机

200、600 定子

210、610 定子铁芯

210A 轴向一端端面

210B 轴向另一端端面

210a 第1铁芯部分

210b 第2铁芯部分

211、611 轭部

212、612 齿部

213 齿基部

214 齿前端部

215、615 齿前端面

215a、215b 连接部

215c 周向一端部

215d 周向另一端部

215A 第1部分

215B 第2部分

215C 第3部分

216、616 槽

250、650 定子绕组

300、700 转子

310、710 转子铁芯

311、711 外周面

312 内周面

320、720 导体

400、800 转轴

具体实施方式

以下，参照付图来说明本发明的实施方式。

在本说明书中，“轴向”是指转子被配置成对着定子可旋转的状态下，通过转子铁芯(转轴)的旋转中心点P的旋转中心线的方向。“周向”是指转子被配置成对着定子可旋转的状态下，从轴向直角截面来看，以旋转中心P为中心的圆周方向。“径向”是指转子被配置成对着定子可旋转的状态下，从轴向直角截面来看，通过旋转中心P的方向。

另外，“上方”或“上侧”的表述，若无特别记载，表示沿着垂直方向的上方或上侧，“下方”或“下侧”的表述，若无特别记载，表示沿着垂直方向的下方或下侧。

首先，参照图1说明本发明的压缩机的一个实施方式。本实施方式的压缩机10由在密闭容器内配置有旋转型压缩机构部的旋转型压缩机构成。

压缩机10由密闭容器20、密闭容器20内收容的压缩机构部30及感应电机100、储液罐40等构成。在本实施方式中，感应电机100，沿着垂直方向配置在压缩机构部30的上方。

在密闭容器20中，在感应电机100的下方设有吸入口22，在感应电机100的上方设置了吐出口21。另外，在密闭容器20的底部(压缩机构部30的下方)，设置有储存供给转轴400的轴承部23和24以及压缩机构部30的摺动部等的润滑油的油底壳34。

密闭容器20对应于本发明的“容器”。

压缩机构部30压缩移动热能的工作介质(一般称为“冷媒”)。工作介质多使用臭氧层破坏系数(OPS)为零的HFC(Hydrofluorocarbon)冷媒，例如HFC-R410a。另外，近年来开始使用地球温暖化系数(GWP)比HFC-R410a小的(约1/3)HFC-R32。

压缩机构部30由汽缸31、绕转轴400旋转的偏心转子32、压缩室33构成。转轴400靠轴承部23和24支持而旋转。即转轴400在下方侧被单侧支持着。

通过感应电机100的转轴400的旋转，带动压缩机构部30的偏心转子32转动，并带动从吸入口22吸入的工作介质在压缩室33内被压缩。

另外，通过转轴400的旋转，在油底壳34中储存的润滑油被供应到轴承部23和24以及压缩机构部30的摺动部等。润滑油润滑了轴承部23和24以及摺动部等后又返回到油底壳34。

压缩机构部30中被压缩的工作介质通过感应电机100(例如，定子铁芯210和转子铁芯310之间的空隙、定子铁芯210的通流孔)从吐出口21吐出。

储液罐40从吐出口21吐出的工作介质中分离混入的润滑油。通过储液罐40分离了润滑油的工作介质，通过吸入管41和吸入口22返回压缩机构部30。

另外，在储液罐40从工作介质中被分离出来的润滑油，落回油底壳34。

接着，参照图2～图5来说明本发明的感应电机的一个实施方式。

图2是本实施方式的感应电机100的概略构成图。图3是图2的III-III线截面图(轴向直角截面图)，图4是图3的箭头IV所示部分的放大图。图5是图2的V-V线截面图(轴向直角截面图)，图6是图5的箭头VI所示部分的放大图。

本实施方式的感应电机100具备定子200和转子300。

定子200由定子铁芯210和定子绕组250构成。

定子铁芯210由多层板状构件(例如，电磁钢板)叠压构成，在下方具有端面210A，在上方具有端面210B。端面210A对应于本发明的“轴向一端端面”，端面210B对应于本发明的“轴向另一端端面”。

定子铁芯210，从轴向直角截面来看，具有沿着周向延伸的轭部211和径向延伸的同时沿着周向配置的多个齿部212和由周向相邻的齿部212形成的槽216。齿部212具有从轭部211沿着径向向内周侧(旋转中心点P侧)延伸的齿基部213，以及在齿基部213的径向内周侧设置，沿着周向延伸的齿前端部214。齿前端部214的径向内周侧形成齿前端面215。齿前端面215形成转子铁芯310插入的转子插入空间。也就是说，齿前端面215形成了定子铁芯210的内周面。

定子绕组250，以集中卷方式被卷绕入齿212(具体地，齿基部213)。也就是说，本实施方式的感应电机100为集中卷感应电机。

转子300由转子铁芯310和转轴400构成。转子铁芯310由多层板状构件(例如，电磁钢板)叠压构成。转子铁芯310的外周面311形成以旋转中心点P为圆心的圆形。另外，在转子铁芯310中，导体(也称“二次导体”)320沿周向配置。导体320由铜或铝等构成。转轴400通过压入等方式插入由转子铁芯310的内周面312形成的转轴插入孔。转轴400，在齿前端面215(定子铁芯210的内周面)和转子铁芯310的外周面之间隔有空隙G的状态下转子铁芯310能自如旋转地被支持着。关于空隙G后面叙述。在本实施方式中，如图1所示，转轴400在转子铁芯310的下方(轴向一端侧)靠轴承部23和24被支持着自如旋转。也就是说，转轴400从转子铁芯310向轴向一端侧被单侧支持。

另外，如图1所示，在本实施方式中，转轴400被连接到构成压缩机构部30的偏心转子32上。

在本实施方式中，转子300的转轴400靠配置在转子铁芯310下方的轴承部23和24支持着旋转。也就是说，转轴400在定子铁芯210的上方(轴向另一端侧)，没有受到轴承部的支持。因此，转子铁芯310在以轴承部附近的地方为中心会发生振动的风险。

另外，定子绕组250以集中卷方式卷绕到齿212的时候，因为定子绕组250的卷绕应力，齿前端部214的周向两端侧会发生部分变形，齿前端面215和转子铁芯310的外周面311之间的空隙有可能发生变小的风险。(参照图8)。

另外，在感应电机中，在齿前端面215和转子铁芯310的外周面311之间的空隙G通常被设定得非常小。

如上所述，由于转轴400的单侧支持造成的转子铁芯310的振动，以及定子绕组250的卷绕应力造成的齿前端部214的两端侧位置上的空隙变小等，使得齿前端面215和转子铁芯310的外周面311有发生碰触的风险。特别是在轴承部23和24相反的一侧，即上方侧(轴向另一端)位置上，定子铁芯210的齿前端面215与转子铁芯310的外周面311碰触的风险很高。

在本实施方式中，采取以下方式来防止定子铁芯210的齿前端面215和转子铁芯310的外周面311的接触，特别是齿前端面215的上方(轴向另一端侧)部分和转子铁芯310的外周面311的接触。

在本实施方式中，如图2所示，定子铁芯210由配置在端面210A侧(轴向一端侧)的第1铁芯部分210a和配置在端面210B侧(轴向另一端侧)的第2铁芯部分210b构成。

第1铁芯部分210a和第2铁芯部分210b，在齿前端部214的两端侧位置上的空隙G的长度不同。

第1铁芯部分210a如图3和图4所示，齿前端面215和转子铁芯310的外周面311之间的空隙G由G1构成。在本实施方式中，第1铁芯部分210a的齿前端面215沿着以旋转中心点P为圆心的圆弧延伸。

制造第1铁芯部分210a可以考虑如下方法，例如，齿前端面215部位，通过冲片加工，将板状构件齿前端面215和转子铁芯310的外周面311之间的空隙G冲出G1大小，并叠压而成即可。

第2铁芯部分210b，如图5和图6所示，齿前端面215由周向中央配置的第1部分215A和周向一端部215c侧配置的第2部分215B及周向另一端部215d侧配置的第3部分215C构成。也就是说，第1部分215A在第1部分215A和第2部分215B之间的连接部215a和第1部分215A和第3部分215C之间的连接部215b之间延伸。另外，第2部分215B在连接部215a和周向一端部215c之间延伸。第3部分215C在连接部215b和周向另一端部215d之间延伸。

在本实施方式中，第2部分215B对应本发明的“齿前端面的周向一端部部分”，第3部分215C对应本发明的“齿前端面的周向另一端部部分”，第1部分215A对应本发明的“齿前端面的周向一端部和周向另一端部之间的中央部分”。

第2铁芯部分210b，齿前端面215的第1部分215A中的齿前端面215和转子铁芯310的外周面311之间的空隙G构成为G1。另外，齿前端面215的第2部分215B中的空隙G构成为沿着周向从连接部215a朝周向一端部215c从G1增加到G2(G2＞G1)。另外，齿前端面215的第3部分215C中的空隙G构成为沿着周向从连接部215b朝周向另一端部215d从G1增加到G2。在本实施方式中，第1部分215A在连接部215a和215b之间，沿着以旋转中心点P为圆点的圆弧延伸。另外，第2部分215B在连接部215a和周向一端部215c之间，沿着周向直线延伸。第3部分215C在连接部215b和周向另一端部215d之间，沿着周向直线延伸。

制造第2铁芯部分210b可以考虑如下方法，例如，齿前端面215部位，通过冲片加工，将板状构件在第1部分215A中空隙G冲出G1大小，在第2部分215B中，沿着周向从连接部215a朝周向一端部215c，G1直线状地增加到G2，在第3部分215C中，沿着周向从连接部215b到周向另一端部215d，G1直线状地增加到G2，并叠压而成即可。

在本实施方式中，定子铁芯210的上侧(轴向一端侧)部分，齿前端面的周向两端部位置上的空隙长度比中央部分的空隙长度长。因此，转轴400在转子铁芯310下方(轴向一端侧)被单侧支持的情况下，可以防止定子铁芯210的齿前端面215和转子铁芯310的外周面311接触。

本发明不限于在实施方式中说明的构成，可以进行各种变更、追加、删除。

配置在轴向另一端的第2铁芯部分的轴向长度，可以适当设定。

第2铁芯部分的齿前端面的周向两端侧的形状，不限于直线状。例如，也可以沿着周向形成阶段性地增加的形状或者是曲线状地增加的形状。

根据第2铁芯部分的齿前端面的周向两端侧的周向长度，或者是周向两端侧位置上周向的空隙长度增加的比例等，可以根据转子铁芯的振动程度或者空隙长度的规定值来适当设定。

虽然定子铁芯由两个铁芯部分构成，但也可以由三个以上的铁芯部分构成。这种情况下，可以适当地设定各铁芯部分的齿前端面的周向两端侧的形状。

在实施方式中，说明了转轴在转子铁芯和轴向一端侧被单侧支持情况下的转子铁芯外周面和齿前端面(定子铁芯的内周面)的防止接触的情况，本发明的感应电机可以用来防止转子铁芯外周面和齿前端面(定子铁芯的内周面)，特别是，和齿前端面的轴向另一端侧部分的碰触。

本发明的感应电机，优选作为驱动构成压缩机的压缩机构部的电机被使用，也可以作为驱动其他各种机器的电机被使用。

在实施方式中说明的各构成，可以单独使用，也可以适当选择多个构成结合使用。

Claims (5)

1.一种感应电机，其特征在于，

具有定子和转子，

所述定子具有定子铁芯和定子绕组，

所述定子铁芯由多层板状构件叠压而成，从轴向直角截面来看，具有沿着周向延伸的轭部和沿着径向延伸的多个齿部，所述齿部具有从所述轭部沿着径向延伸到内周侧的齿基部，以及设置在所述齿基部的径向内周侧并沿着周向延伸的齿前端部，所述齿前端部的径向内周侧形成了齿前端面，

所述定子绕组，以集中卷方式卷入所述齿基部，

所述转子具有转子铁芯和转轴，所述转子铁芯，从轴向直角截面来看，沿着周向配置了多个导体，所述转轴与所述齿前端面及所述转子铁芯的外周面之间隔着空隙的状态下，对着所述定子铁芯能够自如旋转的感应电机中，所述定子铁芯由配置在轴向一端的第1铁芯部分和配置在轴向另一端的第2铁芯部分构成，所述在第2铁芯部分中，所述齿前端面的周向一端部及周向另一端部位置上的上述空隙长度，被设置成比位于所述周向一端部和所述周向另一端部之间的中央部分位置上的上述空隙长度长。

2.根据权利要求1所述的感应电机，其特征在于，

所述在第2铁芯部分中，所述齿前端面的周向一端部位置上的所述空隙长度，是从所述中央部分和所述周向一端部的连接部起朝周向一端部方向逐渐增加，所述周向另一端部位置上的所述空隙长度，是从所述中央部分和所述周向另一端部的连接部起朝周向另一端部方向逐渐增加。

3.根据权利要求2所述的感应电机，其特征在于，

所述第2铁芯部分的所述周向一端部及所述周向另一端部位置上的所述齿前端面沿着周向直线延伸。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的感应电机，其特征在于，

所述转轴，从所述转子铁芯向轴向一端的位置上被支持着能够自如旋转。

5.一种压缩机，其特征在于，

具有容器和设置在所述容器内用来压缩工作介质的压缩机构部以及用来驱动所述压缩机构部的电机，所述压缩机构部设置在从所述电机向轴向一端的位置上，所述电机采用了权利要求1～4中任一项所述的感应电机。

Images