CN115210996A - 交流电动机 - Google Patents

Abstract

交流电动机包括：形成周向上交替连接的圆环形状的主铁芯和辅助铁芯；分别环状布设于各铁芯的主绕组和辅助绕组；和与主绕组和辅助绕组中的一者重叠卷绕，并从规定的铁芯A环状布设至铁芯B的调速线。并且，调速线的始端和终端中的至少一者被连接到设置在与铁芯C对应的绝缘件上的所述端子销，其中，铁芯C不同于铁芯A和铁芯B。

Description

交流电动机

技术领域

本发明涉及交流电动机。

背景技术

现有技术中，已知一种通过设计绕线方法而实现的能够改变转速的交流电动机。

作为其一例，对专利文献1公开的技术进行说明。

单相感应电动机(交流电动机)的定子(stator)包括铁芯和多个线圈(绕组)，由以上下延伸的中心轴为中心的环状的铁芯轭部(磁轭部)、从铁芯轭部向径向内侧延伸的多个齿(齿根部)和分别卷绕在多个齿上的多个线圈构成。线圈如图8所示，包括主绕组8000和三种辅助绕组(第1辅助绕组8100、第2辅助绕组8200、第3辅助绕组8300)。主绕组8000通过将连续的导线(导电线)在每隔一个的齿6100上一边使卷绕方向反转一边布设而形成，第1辅助绕组8100通过在位于卷绕了主绕组8000的每隔一个的齿6100的中间的齿6100上一边使卷绕方向反转一边布设而形成。

进而，在主绕组8000和第1辅助绕组8100中的任一者上，重叠卷绕2根以上的第2、第3辅助绕组8200、8300。在此，齿6100附近的绝缘件的轴向的一端面上，配置有向轴向的一个方向延伸的多个引线销(端子销)。在引线销上，将主绕组8000的始端或末端，或第1辅助绕组8100和重叠卷绕的多个辅助绕组8200、8300的始端或末端分别各连接一根。通过上述结构，能够对交流电动机提供速度调节功能(调速功能)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-215023号公报

发明内容

在交流电动机中，近年来绝缘件的薄壁化正在推进。其目的是，通过使绝缘件薄壁化来增加能够卷绕在铁芯上的绕组的卷绕匝数。由此，在绕组中流通电流时产生的磁通量也增大，即使是同一尺寸的交流电动机也能够产生更大的转矩。然而，另一方面，由于绝缘件的薄壁化，能够设置在绝缘件上的端子销的数量受到限制，存在调速数即可调节的转速数量减少的问题。

于是，为了解决该问题，本发明的交流电动机包括：铁芯；具有绝缘件、绕组和端子销的定子；和设置在定子内周的转子。铁芯包括主铁芯和辅助铁芯，形成为将主铁芯和辅助铁芯在周向上交替连接而得到的圆环形状。绕组包括：环状布设于主铁芯的主绕组；环状布设于辅助铁芯的辅助绕组；和与主绕组和辅助绕组中的一者重叠卷绕，并从规定的铁芯A环状布设至与铁芯A不同的铁芯B的调速线。调速线构成为，其始端和终端中的至少一者被连接到设置在与铁芯C对应的绝缘件上的端子销，其中铁芯C不同于铁芯A和铁芯B，由此，能够实现预期的目的。

采用本发明，在交流电动机中能够提供一种可实现绝缘件的薄壁化但不会减少调速数的交流电动机。

附图说明

图1是本发明的实施方式的交流电动机的展开图。

图2是本发明的实施方式的定子的立体图。

图3是本发明的实施方式的铁芯的立体图。

图4是本发明的实施方式的绝缘件的立体图。

图5是本发明的实施方式的定子的立体截面图。

图6是本发明的实施方式的定子的截面图。

图7是本发明的实施方式的绕线方式的示意图。

图8是表示现有的单层感应电动机中的绕组的图。

具体实施方式

下面一边参照附图一边说明本发明的实施方式。其中，以下的实施方式是将本发明具体化的一个例子，并不限定本发明的技术范围。另外，在所有附图中对于同一部位标注同一标记，省略第二次以后的说明。此外，在各附图中，对于与本发明没有直接关系的各部分的细节省略说明。

(实施方式)

一边参照附图一边说明本发明的实施方式。

首先，参照图1对本实施方式的交流电动机10进行说明。图1是交流电动机10的展开图。

交流电动机10例如是通过施加从通常的家用插座得到的交流电压(单相交流)而旋转的电动机，被用于换气扇、空气净化器、加湿器、电风扇等。交流电动机10包括定子1、转子2、壳体3a、3b。

定子1通过从外部供给电流而产生磁通，使转子2产生旋转力。定子1的细节后述。

转子2利用从定子1得到的旋转力以中心轴11为中心旋转运动，将通过旋转运动得到的动力经由轴21传递至交流电动机10的外部。转子2包括轴21、压铸部22、轴承23。

轴21由碳素钢材或不锈钢材等形成，是将转子2的动力传递至外部的旋转轴。并且，轴21为圆筒棒形状，与中心轴11同心。轴21被压入固定在压铸部22上开设的与轴径大致同径的孔中。

中心轴11是在交流电动机10的轴向上延伸的轴，是旋转运动的中心。

压铸部22包括在与中心轴11相同的方向即在中心轴11的延伸方向上层叠的多个电磁钢板，和由铝等形成的笼型导体。定子1产生的磁通穿过压铸部22的电磁钢板，在笼型导体产生感应电流的流动，基于弗莱明左手定则产生旋转力。压铸部22呈圆筒形状，与轴21同心。

轴承23呈与轴21同心的中空圆形形状，用于支承旋转运动的轴21。轴承23的内径与轴21的直径大致同径，以从轴21的两侧夹着压铸部22的形式，将2个轴承23压入固定在轴21上。

壳体3a、3b具有与定子1的外径大致同径的内部空间，是将定子1保持于内部空间的呈有底圆筒形状的外廓。壳体3a使有底圆筒形状的顶面开口朝向定子1，从定子1轴向上的一侧容纳定子1。壳体3b具有与壳体3a大致相同的形状，同样地将顶面开口朝向定子1，从定子1轴向上的另一侧容纳定子1。由此，将定子1和转子2容纳在壳体3a、3b内。

接着，参照图2、图3对本实施方式的交流电动机10的定子1进行说明。其中，图2是定子1的立体图，图3是铁芯5的立体图。

定子1包括铁芯5、绝缘件6、绕组7、端子销8、基板9。

铁芯5采用在与中心轴11相同的方向上层叠多个电磁钢板的结构，形成因电流在绕组7中流动而产生的磁通的通路，即磁回路。铁芯5将多个分割铁芯51一体地形成为环形形状，或者将独立的多个分割铁芯51连接而形成为环形形状。

分割铁芯51包括磁轭部511、齿根部512和凸缘部513。

磁轭部511被设置在分割铁芯51的外周侧，形成铁芯5的外周面。

齿根部512从磁轭部511向内周侧突出，在与中心轴11垂直的截面上看来为矩形形状。

凸缘部513从齿根部512的内周侧前端部向周向两侧突出。凸缘部513随着从齿根部512的内周侧前端部离开，自中心轴11起的半径方向上的厚度变薄。凸缘部513形成铁芯5的内周面，不过并不与相邻的凸缘部513接触。

绝缘件6是绝缘材料的树脂成型体，其形状为，将具有圆筒形状的铁芯5的绕组部分，即由齿根部512、磁轭部511的内周侧以及凸缘部513的外周侧形成的空间从内周覆盖。通过将绕组7隔着绝缘件6卷绕于多个分割铁芯51，绝缘件6起到使铁芯5与绕组7电绝缘的作用。绝缘件6与铁芯5同样地形成为与分割铁芯51对应的环形形状。

绕组7是以铜或铝的合金为主要材料的导电线，被卷绕在具有绝缘件6的铁芯5上。根据要求的规格，卷绕方式存在不同。

端子销8主要由导电材料形成，在绝缘件6的上表面即与基板9相对的面上与中心轴11平行地设置。端子销8通过焊锡等与基板9电连接，并通过与绕组7的始端或末端连接，而对基板9与绕组7的电连接进行中介。端子销8在绝缘件6上的位置是考虑了与壳体3a之间的法定绝缘距离而决定的。

基板9通过连接多个电触点来将外部的逆变电路等与绕组7连接，使得能够对绕组7供给电流。基板9包括多个电触点、焊盘92、通孔91。

焊盘92是可通电地与多个电触点连接的铜箔。

通孔91是为了使端子销8贯通其中而开设在基板9上的贯通孔。

基板9以中心角为约160度的中空圆形的一部分为轮廓，与中心轴11同心，在与中心轴11垂直的平面上配置于从中心轴11向铁芯5的方向离开规定距离的位置。基板9被载置在绝缘件6的顶面侧的外周部。

接着参照图4说明绝缘件6的细节。图4是绝缘件6的立体图。

绝缘件6包括内壁62、外壁63、连接部64和突出部65。

内壁62位于形成为环状的绝缘件6的内周侧。内壁62与分割铁芯51的齿根部512的外周侧邻接，覆盖齿根部512的外周面。内壁62包括销固定部61。

销固定部61设置在内壁62的周向两侧，是用于固定端子销8的孔。用于对绕组7供给电流的端子销8被压入固定于销固定部61。另外，销固定部61具有相对于绝缘件6的上表面与中心轴11平行地突出，并且相对于凸缘部513的外周面自中心轴11沿径向突出的形状。因此，通过将绕组7挂在销固定部61的内周侧，能够辅助向相邻的绝缘件6跨接绕组7。

外壁63位于形成为环状的绝缘件6的外周侧。外壁63与分割铁芯51的磁轭部511的内周侧邻接，覆盖磁轭部511的内周面。内壁62与外壁63之间是用于卷绕绕组7的空间，该空间越大则越能够增大可卷绕的绕组量，能够设计高输出的电动机。因此，正在推进减小内壁62或外壁63的厚度的绝缘件的薄壁化。在交流电动机10中，因为内壁62设置有端子销8，所以与内壁62相比外壁63能够薄壁化，能够在外周方向增大绕组量。在此，外壁63的厚度比销固定部的外周径薄，无法固定端子销8。另外，通过将端子销8设置于内壁62，不需要确保端子销8与壳体3a之间的法定绝缘距离，有助于电动机小型化。

连接部64连接内壁62与外壁63，覆盖铁芯5的齿根部512。连接部64具有贯通孔66。

贯通孔66是用于覆盖分割铁芯51的齿根部512的贯通的孔。贯通孔66是连接内壁62与外壁63的空间，齿根部512位于此处。

突出部65具有相对于绝缘件6的上表面与中心轴11平行地突出，并且相对于内壁62自中心轴11沿径向突出的形状。因此，通过将绕组7挂在突出部65的自中心轴11沿径向突出的形状部，能够辅助向相邻的绝缘件6跨接绕组7。由此，能够沿着绝缘件6的环来布设绕组7，抑制绕组7的割断等。基板9的背面位于突出部65的上表面，决定了基板9与绕组7的位置关系。

接着参照图5说明基板9和设置于绝缘件6的端子销8的结构。其中，图5是定子1的立体截面图。

设置于绝缘件6的端子销8a和端子销8b被插入载置在绝缘件6的顶面侧的基板9的通孔91中，与基板9上的焊盘92通过焊接而固定。此处，端子销8a和端子销8b之间的绝缘距离81，是与端子销8a焊接的焊盘端部到与端子销8b焊接的焊盘端部的最短距离。因此，越是小型电动机，越难以确保设置在与一个分割铁芯对应的绝缘件6的内壁62上的周向两侧的端子销8之间的绝缘距离81。即，设置于一个分割铁芯的端子销8的距离随着小型化而靠近，绝缘距离81也变短，结果是无法设置多个端子销8。于是，设置于一个分割铁芯的端子销8的数量受到限制。

接着参照图6、图7对铁芯5和绕组7进行说明。其中，图6是与中心轴垂直的平面上的定子1的截面图，图7是卷绕方式的示意图。

铁芯5的分割铁芯51由多个主铁芯52和多个辅助铁芯53形成。铁芯5形成为将主铁芯52和辅助铁芯53在周向上交替连接而得到的圆环形状。

主铁芯52是圆环状连续配置的分割铁芯51中的每隔一个的分割铁芯51。

辅助铁芯53是圆环状连续配置的分割铁芯51中的相当于主铁芯52中间的每隔一个的分割铁芯51。另外，主铁芯52和辅助铁芯53是方便起见的名称，并不表示物理的形状、特性不同。此外，主铁芯52彼此不相邻且辅助铁芯53彼此不相邻，即，铁芯5由偶数个分割铁芯51构成。

绕组7包括主绕组72、辅助绕组73和调速线74。

主绕组72是将连续的导电线在每隔一个的主铁芯52上一边使卷绕方向按每个主铁芯52反转一边布设成环状而形成的。

辅助绕组73是将连续的导电线在位于多个卷绕有主绕组72的每隔一个的主铁芯52中间的辅助铁芯53上，一边使卷绕方向反转一边布设成环状而形成的。

调速线74与主绕组72和辅助绕组73中的任一者重叠地卷绕，并且与主绕组72和辅助绕组73同样地，一边使卷绕方向反转一边布设成环状。另外，调速线74布设了与调速数对应的量，因此需要调速数+1个端子销8。此处，调速线74与辅助绕组73重叠卷绕。

主绕组72、辅助绕组73和调速线74在铁芯5之间移动时，按照销固定部61的内周侧、突出部65的外周侧、再次为销固定部61的内周侧的顺序布设，跨接线被固定在内壁62附近。

接着，同样参照图6、图7对绕线方式进行说明。

主绕组72首先与端子销8a连接，卷绕在主铁芯52a上。接着，从主铁芯52a按照主铁芯52b、主铁芯52c、主铁芯52d的顺序，一边使卷绕方向反转一边布设。最后，主绕组72与端子销8e连接。

辅助绕组73首先与端子销8b连接，卷绕在辅助铁芯53a上。接着，从辅助铁芯53a按照辅助铁芯53b、辅助铁芯53c、辅助铁芯53d的顺序，一边使卷绕方向反转一边布设。最后，辅助绕组73与端子销8g连接。

调速线74与连接于端子销8g的辅助绕组73使用同一导电线开始卷绕。调速线74(74a)从与辅助绕组73的末端连接的端子销8g，按照辅助铁芯53d、辅助铁芯53c、辅助铁芯53b、辅助铁芯53a的顺序，在与已卷绕的辅助绕组73相同的方向上卷绕并布设。然后，调速线74与端子销8c连接。从而，由于调速线74与辅助绕组73重叠卷绕了一次，因此调速数为二。

进而，调速线74(74b)从端子销8c按照辅助铁芯53a、辅助铁芯53b、辅助铁芯53c、辅助铁芯53d的顺序，在与已卷绕的辅助绕组73相同的方向上卷绕并布设。然后与端子销8f连接。从而，由于调速线74与辅助绕组73重叠卷绕了二次，因此调速数为三。

在现有技术中，如上所述如果设置在与一个分割铁芯51对应的绝缘件6上的端子销的数量为二根，则调速数的极限为三。可以预料，随着绝缘件6的薄壁化的推进，当电动机变得小型化时，设置在与一个分割铁芯51对应的绝缘件6上的端子销的数量减少，预测最低将变成一根。即，在一个分割铁芯51上的端子销为一根的情况下，调速数也减小。为了解决该问题，在本发明的示例性实施方式中，调速线74的始端和末端中的至少一者，被连接到设置在与辅助铁芯53b(铁芯C)对应的绝缘件6上的端子销8，该辅助铁芯53b不同于开始卷绕辅助绕组73的辅助铁芯53a(铁芯A)和结束卷绕辅助绕组73的辅助铁芯53d(铁芯B)这两个铁芯。

具体而言，已经重叠卷绕二次的调速线74(74c)从所连接的端子销8f，按照辅助铁芯53d、辅助铁芯53c、辅助铁芯53b、辅助铁芯53a的顺序，在与已卷绕的辅助绕组73相同的方向上卷绕并布设。在此，对于与最后卷绕的辅助铁芯53a对应的绝缘件6上设置的端子销8，其两根均已与绕组7连接从而不能使用。为此，在辅助铁芯53a上卷绕了调速线74之后，再次向辅助铁芯53布设，卷绕半周或一周后与端子销8d连接。采用该方法能够增大现有技术的调速数的极限。而且，即使在因电动机小型化导致对一个分割铁芯51仅能设置一个端子销8的情况下，也能够实现铁芯数÷2-2个可调转速。

根据以上描述，能够提供一种可实现绝缘件的薄壁化但不会减少调速数的交流电动机。

另外，本实施方式公开了将外壁薄壁化的例子，但也可以将内壁薄壁化。该情况下由于将内壁62薄壁化，因此与能够增大外周方向的绕组量的情况同样地，能够增大内周方向的绕组量，能够产生较大的转矩。

并且，端子销8将被设置于外壁。这样，虽然需要确保壳体3a与端子销8之间的法定绝缘距离，但由于与内壁62相比能够得到更长的弧长，所以能够设置更多的端子销8。因此，与将端子销8设置于内壁62的情况相比，具有能够增加调速数的效果。

工业上的可利用性

对于本发明的交流电动机，即使因绝缘件薄壁化或电动机小型化导致设置在与一个分割铁芯对应的绝缘件上的端子销的数量减少，也能够维持调速数。

附图标记说明

1 定子

2 转子

3a、3b 壳体

5 铁芯

6 绝缘件

7 绕组

8、8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g 端子销

9 基板

10 交流电动机

11 中心轴

51 分割铁芯

52、52a、52b、52c、52d 主铁芯

53、53a、53b、53c、53d 辅助铁芯

61 销固定部

62 内壁

63 外壁

64 连接部

65 突出部

66 贯通孔

72 主绕组

73 辅助绕组

74、74a、74b、74c 调速线

81 绝缘距离

91 通孔

92 焊盘

511 磁轭部

512 齿根部

513 凸缘部。

Claims (7)

1.一种交流电动机，包括定子和设置在所述定子的内周的转子，所述定子具有铁芯、绝缘件、绕组和端子销，所述交流电动机的特征在于：

所述铁芯包括：

主铁芯；和

辅助铁芯，

并且形成为将所述主铁芯和所述辅助铁芯在周向上交替连接而得到的圆环形状，

所述绕组包括：

环状布设于所述主铁芯的主绕组；

环状布设于所述辅助铁芯的辅助绕组；和

调速线，其与所述主绕组和所述辅助绕组中的一者重叠卷绕，并从规定的铁芯A环状布设至与所述铁芯A不同的铁芯B，

所述调速线的始端和终端中的至少一者被连接到设置在与铁芯C对应的绝缘件上的所述端子销，其中，所述铁芯C不同于所述铁芯A和所述铁芯B。

2.如权利要求1所述的交流电动机，其特征在于：

所述绝缘件包括：

设置于所述铁芯的内周侧的内壁；和

设置于所述铁芯的外周侧的外壁，

所述端子销被设置于所述内壁。

3.如权利要求2所述的交流电动机，其特征在于：

所述外壁形成得比所述内壁薄，

所述端子销仅设置于所述内壁。

4.如权利要求2或3所述的交流电动机，其特征在于：

所述绝缘件包括用于固定所述端子销的销固定部，

所述外壁比所述销固定部的外周径薄。

5.如权利要求1所述的交流电动机，其特征在于：

所述绝缘件包括：

设置于所述铁芯的内周侧的内壁；和

设置于所述铁芯的外周侧的外壁，

所述端子销被设置于所述外壁。

6.如权利要求5所述的交流电动机，其特征在于：

所述内壁形成得比所述外壁薄，

所述端子销仅设置于所述外壁。

7.如权利要求1～6中任一项所述的交流电动机，其特征在于：

在重叠卷绕所述调速线时，对被重叠的所述主绕组或所述辅助绕组至少重叠卷绕一重所述调速线。

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