CN1298090C

CN1298090C - 感应电动机

Info

Publication number: CN1298090C
Application number: CNB031786286A
Authority: CN
Inventors: 成田宪治; 藤冈琢志; 田边洋一; 伊藤彰浩; 芝本道宏; N·吉罗贾特龙恩; C·撒纳西蒂庞
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: US20040061396A1; JP2004056860A; US6809453B2; JP4003058B2; CN1476145A; KR20040008090A

Abstract

是在将都形成圆盘形的定子和转子同轴配置，使它们的面之间相距既定的间隙相对向地构成的轴向气隙型的感应电动机上，通过设计为将定子和转子各自分为圆盘状的轭铁和嵌合固定在同一轭铁上的齿的构成，使定子在支架上的固定以及转子在旋转轴上的固定都容易进行，并且，也使得可容易对定子铁心以及转子铁心安装线圈。

Description

感应电动机

技术领域

本发明涉及感应电动机，如果更详细地说，是将都形成圆盘形的定子和转子同轴配置，在轴向上具有气隙的扁平型(盘型)的感应电动机，特别是涉及空调机上使用的感应电动机。

背景技术

扁平型感应电动机，是将都形成圆盘形的定子和转子在使它们面对面的状态下相对旋转轴同轴配置构成的电动机，通常，其定子铁心以及转子铁心，具有将带状的电磁钢板卷成涡卷状的卷绕体，在该卷绕体上只剩下电磁钢板的一部分地从外周向旋转轴方向且在圆周方向等间隔地形成多个开口槽。

在定子铁心的槽上进行绝缘处理，主线圈以及辅助线圈从其上装入槽内，并对转子铁心的槽加上2次线圈。这样的感应电动机，在例如特开昭55-026029号公报和特开昭59-113752号公报上有记述。

在上述构成的感应电动机上，定子的辅助线圈与电容器串联连接，在该串联电路上并联连接主线圈。当在该并联电路上施加交流电压时，定子上产生旋转磁场，利用该旋转磁场在转子的2次线圈上流过感应电流，利用该旋转磁场与感应电流的相互作用产生转动力，从而转子转动。

这样的感应电动机，比径向间隙型电动机扁平而体积不大，所以可减小其设置空间，因此，具有可望使使用的机器例如空调机小型化等优点。

但是，在上述构成的传统的感应电动机上，因为定子和转子由电磁钢板的卷绕体构成，所以存在难以将定子固定在支架(外壳)上，并且，将转子固定在旋转轴上也困难的问题。

该问题，虽然可通过在定子的外周侧利用树脂模制将支架一体化形成来解决，但树脂的使用，会导致成本上升，同时因为在废弃上存在问题，所以从环保的角度希望避免使用。

又，如果从定子铁心以及转子铁心来看，因为具有开口的槽，且扩大其槽开口使得容易将线圈插入，所以，气隙的磁阻容易增大，浪费磁动势，成为效率降低的原因。不仅如此，其气隙上的磁通密度的空间变化也增大，也因此而产生振动或噪声。

为了消除它，虽然也可减小定子铁心的槽开口，但如果那样，则产生不仅必须有专用绕线机，而且绕线作业的效率下降的别的问题。同样，如果转子铁心的槽开口也减小，则其转子线圈难以插入槽。

另外，作为在其狭小的槽开口上形成转子线圈的替代方法，虽然也可考虑采用压铸，但存在由于制造工序增加等引起的成本上升等缺点。

发明内容

因此，本发明的课题在于提供：使定子相对支架的固定以及转子相对旋转轴的固定都容易进行，并且对定子铁心以及转子铁心可容易加上线圈，也不会降低线圈作业的效率，且可抑制振动、噪声，可望低成本化的感应电动机。

为了解决上述课题，本发明，其特征在于：是在将都形成圆盘形的定子和转子同轴配置，使它们的面之间相距既定的间隙地相对且利用上述定子线圈产生的旋转磁场在上述转子线圈上流过感应电流而转动的感应电动机上，上述定子含有定子轭铁和定子齿，上述定子轭铁是由将冲裁成中空圆板状的多块电磁钢板沿轴向层叠的层叠体构成，在上述定子轭铁上沿圆周方向等间隔形成既定槽数的孔，上述定子齿具有定子线圈卷绕的第1齿本体和在同一第1齿本体的相对上述转子的一端侧形成的第1齿端部，上述第1齿本体的另一端侧嵌合在上述定子轭铁的孔内；上述转子含有转子轭铁和转子齿，上述转子轭铁是由将冲裁成在中心具有旋转轴穿插孔的圆板状的多块电磁钢板沿轴向层叠的层叠体构成，在上述转子轭铁上沿圆周方向等间隔形成既定槽数的孔，上述转子齿具有可穿插在作为转子线圈的导体板上的第2齿本体和在同一第2齿本体的相对上述定子的一端侧形成的第2齿端部，上述第2齿本体的另一端侧嵌合在上述转子轭铁的孔内；上述定子线圈在上述定子轭铁与上述第1齿端部之间安装在上述第1齿本体上，上述转子线圈导体板在穿插在上述第2齿本体的状态下夹在上述转子轭铁与上述第2齿端部之间，上述定子利用上述定子轭铁的外周固定在电动机支架内，同时上述转子固定在旋转轴上，而旋转轴支撑在上述电动机支架的轴承部。

本发明的感应电动机不仅是1定子1转子型，也可设计为1定子2转子型。即，在本发明中，也包含这样的形式：上述定子和上述转子各有2个，将上述2个定子设计为背靠背配置在上述电动机支架内的中心，同时与上述2个定子相对向地分别配置上述2个转子，将设计为上述背靠背的定子的定子齿设计为同位置关系，并且使背靠背的定子齿的线圈的磁极相对各转子不同。

又，作为别的形式，也可通过以下的方式设计为2定子1转子型，即，将上述2个转子设计为背靠背配置在上述电动机支架内的中心，同时与上述2个转子相对向地分别配置上述2个定子，将上述2个定子的定子齿设计为同位置关系，并且使上述定子的定子齿的线圈的磁极相对各转子不同。

在使马达的故障率下降而提高可靠性方面，最好利用电阻焊接焊接设计为上述背靠背的定子的定子齿的内面之间或者设计为上述背靠背的转子的转子齿的内面之间。

又，上述定子轭铁，也可利用非磁性·非导电性材料板代替电磁钢板的层叠体构成。如果这样，可抑制定子的磁通泄漏，可望马达的高效率化。

在本发明中，作为上述转子线圈的导体板，最好采用具有与上述第2齿本体嵌合的孔的1块金属板或者多块金属板的层叠体。

又，也可将上述转子轭铁自身设计为导电性材料板代替上述电磁钢板，将该导电性材料板兼用作上述转子线圈导体。作为上述导电性材料板，适于采用铜板或铝板，如果这样，可抑制磁通的泄漏，可望磁通的有效化。

在本发明中，上述定子齿以及上述转子齿，是将多块电磁钢板在上述各轭铁的半径方向层叠的层叠体，上述层叠体所含的各电磁钢板的沿上述各轭铁的圆周方向的宽度，最好从上述各轭铁的外周侧向内周侧逐渐变窄。这样，定子与转子之间的磁路可保证最佳，可望马达的高效率化。

又，通过将嵌合在上述定子轭铁上的上述定子齿的端部焊接在同一定子轭铁上，同样地将嵌合在上述转子轭铁上的上述转子齿的端部焊接在同一转子轭铁上，可望定子和转子的高强度化，也可消除转子的偏心提高马达的可靠性。

又，为了容易且廉价地进行定子和转子的固定，上述定子，最好将其定子轭铁压入支架进行固定；上述转子，最好将兼作其转子轭铁或转子线圈导体的圆形的导电性材料板利用热装、压入或者铆接固定在旋转轴上。

又，为了将上述转子相对旋转轴成直角地切实固定从而防止转子的偏心或旋转晃动等，也可在上述转子的对上述旋转轴的固定部分添设加强板。

附图说明

图1是本发明的感应电动机的第1实施例的概要断面图。

图2是上述第1实施例中的定子的概要正视图。

图3是上述定子的齿的放大模式图。

图4(A)是上述第1实施例中的转子的概要正视图，图4(B)是显示穿过同一转子的孔的局部图，图4(C)、(D)是分别显示安装在同一转子上的齿的局部放大图。

图5是显示图2的定子轭铁的概要正视图。

图6是放大显示图3的齿之一的平面图。

图7是显示图3的齿的变形例的概要平面图。

图8是显示作为具有与上述第1实施例不同的转子线圈的变形例的感应电动机的概要断面图。

图9是本发明的感应电动机的第2实施例的概要断面图。

图10是模式性显示上述第2实施例的定子的焊接部分的局部断面图。

图11是模式性显示上述第2实施例的定子的焊接部分的局部平面图。

图12是显示上述第2实施例的变形例的概要断面图。

图13是本发明的感应电动机的第3实施例的概要断面图。

图14是上述第3实施例的变形例的概要断面图。

图15是上述第3实施例的另一变形例的概要断面图。

具体实施方式

下面，参照图面说明本发明的几个实施例，但本发明并不限于这些实施例。

首先，参照图1至图4说明本发明的第1实施例的感应电动机。该感应电动机，是将都形成圆盘形的一个定子1以及一个转子2相对旋转轴10同轴配置，并使它们面对面且沿轴向设置气隙的扁平型感应电动机。

定子1，具有定子轭铁3和定子齿4，并且转子2也具有转子轭铁5和转子齿6。

定子齿4具有齿本体(第1齿本体)4b，在其转子2侧的一端形成T字状的防止线圈脱落用齿端部(第1齿端部)4a(参照图3)。转子齿6也具有齿本体(第2齿本体)6b，在其定子1侧的一端形成T字状的防止线圈脱落用齿端部(第2齿本体)6a[参照图4(C)、(D)]。在定子齿4的齿本体4b上加上线圈7，转子齿6的齿本体6b支撑转子线圈(导体)8。

定子轭铁3固定在构成电动机外壳的支架9内，转子轭铁5固定在旋转轴10上。旋转轴10支撑在由设置在支架9上的例如球轴承构成的轴承部11、12上。

如图2以及图3所示那样，定子轭铁3由冲裁成中空圆板状的多块电磁钢板的层叠体构成。在该定子轭铁3上，沿圆周方向等间隔地形成定子1的槽数(在此例中为12个)的孔3a(参照图5)，定子齿4的齿本体4b的另一端侧埋入该孔3a内。

在此例中，在各孔3a上分别安装3枚定子齿41～43。如图3所示那样，3枚定子齿41～43沿定子轭铁3的半径方向层叠。

在此，如果设计为从定子轭铁3的外周侧向内周侧定子齿41、42、43按该顺序层叠，则其各齿本体的沿定子轭铁3的圆周方向的宽度，是定子齿41的齿本体4b1＞定子齿42的齿本体462＞定子齿43的齿端部463地其齿本体的宽度从定子轭铁3的外周侧向内周侧逐渐变窄。随之各定子齿41、42、43的齿端部4a1、4a2、4a3其形状也逐渐减小。

在该例中，定子齿4与定子轭铁3一样采用电磁钢板。定子齿4，虽然通过将与齿端部4a相反侧的另一端插入孔3a而安装在定子轭铁3上，但其块数也可各孔3a不同。

如图4(A)所示那样，转子轭铁5是由冲裁成中心具有旋转轴10的插入孔10a的圆板的多块电磁钢板的层叠体构成。在该转子轭铁5上，沿圆周方向等间隔地形成仅转子2的槽数(在此例中为14个)的图4(B)所示的孔5a，转子齿6的齿本体6b的另一端插入该孔5a。另外，转子轭铁5的外径比定子轭铁3小。

在该例中，在每各孔5a上安装2枚转子齿61、62。2枚转子齿61、62沿转子轭铁5的半径方向层叠，图4(C)显示了配置在外周侧的转子齿61，图4(D)显示了配置在内周侧的转子齿62。

据此了解的那样，在转子齿6上也与上述定子齿4相同，与外周侧转子齿62的齿本体6b1相比内周侧转子齿62的齿本体6b2的宽度窄。并且，关于齿端部6a，也是与外周侧转子齿62的齿端部6a1相比内周侧转子齿62的齿端部6a2的形状小。转子齿6也与上述定子齿4一样采用电磁钢板。

定子1的线圈7，利用图未示的插入物插入定子齿4的齿本体4b。另外，用图未示的绕线机在定子齿4的齿本体4b上卷绕线圈7。

转子线圈导体8，采用冲裁成中空圆板状的圆板导体。详细情况虽然图未示，但在该转子线圈导体8上，穿设与转子轭铁5的孔5a同样数量的孔[与图4(B)所示孔5a形状相同的孔]，转子齿6的齿本体6b插入该孔。

该转子线圈导体8，通过将转子齿6的齿本体6b的另一端插入转子轭铁5的孔5a，利用转子齿6的齿端部6a紧密连接在转子轭铁5上地安装。在该转子线圈导体8上，中空圆板的外周以及内周具有短路环(端环)的作用，齿本体6b穿插的孔之间具有短路导体的作用。

在上述构成的感应电动机上，当在线圈7上流过交流电流时则产生垂直于定子1的面的交流磁通(旋转磁场)。该磁通沿相对向的转子2的齿端部6a以及齿本体6b→转子轭铁5→相邻连接的齿本体6b以及齿端部6a→返回定子1，并贯穿转子线圈导体8的内侧。

这样，在转子线圈导体8上利用交流磁通流过感应电流，利用该感应电流与旋转磁场之间的相互作用产生力矩(旋转力)。该力垂直作用于转子线圈导体8的短路导体部分从而转子2转动。

下面，说明上述定子1的制造工序的一例，制造定子轭铁3采用自动层叠方式，在图未示的金属模内将电磁钢板如图5所示那样冲裁成具有定子齿4的插入孔3a的中空圆板状并每几块地层叠。

在该冲裁层叠时，最好在多处形成铆接部3b。并且如图6所示那样，对定子齿4也与定子轭铁3一样，在金属模内使齿端部4a1以及齿本体4b1一体地冲裁电磁钢板并每几块地层叠。此时，与定子齿4一样最好形成铆接部4c。

这样，制造齿本体4b的宽度以及齿端部4a的大小不同的定子齿41～43并层叠从而得到一体化的定子齿4，从其齿本体4b的另一端插入线圈7之后，将齿本体4b的另一端插入定子轭铁3的孔3a而将定子齿4固定在定子轭铁3上。另外，如图7所示那样，将齿本体4b插入定子轭铁3的孔3a之后，最好焊接其端部13。

将定子1固定在支架9时，从组装作业性的角度，最好将由电磁钢板的层叠体构成的定子轭铁3的外周侧压入支架9的内侧固定。另外，通过利用非磁性体构成支架9，或在定子轭铁3的外周侧进行绝缘，可抑制磁通泄漏。

关于转子2的制造，因为也可与定子1一样，所以，省略其详细说明，但在将转子2固定在旋转轴10时，可采用热装、压入或铆接等方法。另外，在转子线圈导体8上，最好采用既定厚度的铜板或铝板。

这样，如果采用本发明，则因为定子1以及转子2各分为轭铁3、5和齿4、6，利用上述的方法将定子轭铁3固定安装在支架9上，将转子轭铁5固定安装在旋转轴10上，所以，它们的固定容易进行，同时容易装上该定子1的线圈7以及转子线圈导体8，并且轭铁3、5和齿4、6易采用传统的压力自动层叠方式，可降低其制造成本。

加之，也因为是在齿4、6上加上定子线圈7以及转子线圈导体8之后，将其嵌入轭铁3、5固定，所以即使定子铁心和转子铁心的槽开口设计得极窄，也可容易加上线圈7、转子线圈导体8。

这样，因为减小了轴向气隙的磁阻，有效利用其磁动势从而可增大马达的扭矩，所以可望高效率化。并且，可减小轴向气隙的磁通密度的空间变化，从而可降低振动、噪声。

图8是上述第1实施例的变形例的感应电动机的概要断面图。另外，图8中，与图1同一的部分采用同样的符号，不再重复说明。

在该变形例中，与上述第1实施例不同的点，是采用多块圆板导体的层叠体作为转子线圈导体8。

即，上述第1实施例中所示的转子线圈导体8，因为是由既定厚度的铜板或铝板等加工得到的，所以成本高。在此，在该变形例中，通过采用与构成定子1或转子2的电磁钢板同样程度的厚度的铜板或铝板，层叠将其冲裁成的例如2块圆板导体81、82作为转子线圈导体8使用，可望低成本化。

下面，利用图9至图11说明本发明的第2实施例的感应电动机的构成。另外，这些图中，与图1同一的部分采用同样的符号，不再重复说明。

参照图9，该第2实施例的感应电动机，具有包含定子30和转子31的第1马达以及包含定子32和转子33的第2马达。各定子30、32和各转子31、33的各自的构成可与上述第1实施例相同。

定子30和定子32设计为背靠背配置在支架9的中心部。一方的转子31与定子30相对向地配置并固定在旋转轴10上，另一方的转子33与定子32相对向地配置并固定在旋转轴10上。

在该1定子2转子型感应电动机上，定子30、32，如图10的断面图所示那样，虽然通过焊接定子30侧的定子齿4的齿本体4b与定子32侧的定子齿4的齿本体4b进行连接，但因为定子齿4是电磁钢板的层叠体，所以，该焊接处a最好不是1处而是多处。

又，如图11的平面图所示那样，在各齿本体4b的另一端面之间的对接部分，也最好在多处b焊接。另外，作为焊接方法，最好采用电阻焊接法。

在图12上，展示了上述第2实施例的变形例。另外，在图12中，与图9同一的部分采用同样的符号，不再重复说明。

在该变形例中，将上述第2实施例中的2个定子30、32一体化作为1个定子300。即，该定子300具有由例如陶瓷或合成树脂等非磁性·非导电性材料板构成的定子轭铁310。

该定子轭铁310，是上述定子30、32的各定子轭铁3、3的替代部件，支撑定子30侧的定子齿4和定子32侧的定子齿4。定子轭铁310，最好用机械强度高的酚醛树脂制作。并且也可采用树脂层叠板。

图13所示是本发明的第3实施例。该第3实施例，与在图9中说明的第2实施例相同，是具有包含定子30和转于31的第1马达以及包含定子32和转子33的第2马达的2对马达的2定子1转子型感应电动机的变形例。

即，在该第3实施例中，将转子31和转子33设计为背靠背固定在10上并配置在支架9内的中心部。一方的定子30与转子31相对向地配置且固定在支架9的内壁，另一方的定子32与转子33相对向地配置并固定在支架9的内壁。

这种情况下，也最好与前面的图10以及图11中说明的那样焊接转子31的转子齿6与转子33的转子齿6。

图14所示是上述第3实施例的变形例。另外，图14中与图13同一的部分采用同样的符号，不再重复说明。

在该变形例中，代替上述第3实施例的具有由电磁钢板构成的转子轭铁5、5的转子31、33，将在导电性材料板构成的转子轭铁311、331上分别固定转子齿6、6的转子310、330设计为背靠背来使用。

转子轭铁311、331，最好采用铜板或铝板(包括层叠板)。如果采用该变形例，因为转子轭铁311、331自身具有转子线圈导体的功能，所以，不必另外设置转子线圈导体。因此，可将支架9的轴线方向的宽度设计得更窄，可获得薄型的感应电动机。

又，如图15所示那样，在转子310、330的相对旋转轴10的固定部分的周围利用焊接等一体增设加强板312、332，通过相对旋转轴10成直角地支撑转子310、330，可有效防止转子310、330的偏心或回转晃动等。

加强板312、332，只要是高刚性的，可采用金属板或合成树脂板的任何一种，但铜板最好。该加强板也可用于上述各实施例中。

在上述2转子型感应电动机上，也与上述第1实施例一样，通过在定子的线圈上产生旋转磁场，在转子侧的线圈导体上流过感应电流，利用该旋转磁场与感应电流之间的相互作用产生旋转力从而转子转动。

另外，这时，在2个定子上，相对的线圈(绕组)产生同一方向的磁通，该相对的线圈对各转子设计为不同极。

Claims

1.一种感应电动机，是在将都形成圆盘形的定子和转子同轴配置，使它们的面之间相距既定的间隙相对向且利用定子线圈产生的旋转磁场在转子线圈上流过感应电流而使上述转子转动的感应电动机上，其特征在于：上述定子含有定子轭铁和定子齿，上述定子轭铁是由将冲裁成中空圆板状的多块电磁钢板沿轴向层叠的层叠体构成，在上述定子轭铁上沿圆周方向等间隔形成既定槽数的孔，上述定子齿具有定子线圈卷绕的第1齿本体和在该第1齿本体的相对上述转子的一端侧形成的第1齿端部，上述第1齿本体的另一端侧嵌合在上述定子轭铁的孔内；

上述转子含有转子轭铁和转子齿，上述转子轭铁是由将冲裁成在中心具有旋转轴穿插孔的圆板状的多块电磁钢板沿轴向层叠的层叠体构成，在上述转子轭铁上沿圆周方向等间隔形成既定槽数的孔，上述转子齿具有可穿插在作为转子线圈的导体板上的第2齿本体和在该第2齿本体的相对上述定子的一端侧形成的第2齿端部，上述第2齿本体的另一端侧嵌合在上述转子轭铁的孔内；

上述定子线圈在上述定子轭铁与上述第1齿端部之间安装在上述第1齿本体上，上述转子线圈导体板在穿插在上述第2齿本体的状态下夹在上述转子轭铁与上述第2齿端部之间，上述定子用上述定子轭铁的外周固定在电动机支架内，并且上述转子固定在旋转轴上，而旋转轴保持在上述电动机支架的轴承部。

2.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：设计为上述定子和上述转子各有2个，将上述2个定子设计为背靠背配置在上述电动机支架内的中心，并且与上述2个定子相对向地分别配置上述2个转子，将上述背靠背的定子的上述定子齿之间设计为相同位置关系，并且使上述各定子齿的线圈的磁极相对上述各转子不同。

3.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：设计为上述定子和上述转子各有2个，将上述2个转子设计为背靠背配置在上述电动机支架内的中心，并且与上述2个转子相对向地分别配置上述2个定子，将上述2个定子的上述定子齿之间设计为相同位置关系，并且使上述各定子齿的线圈的磁极相对上述各转子不同。

4.如权利要求2或3所述的感应电动机，其特征在于：利用电阻焊来焊接设计为上述背靠背的上述各定子的定子齿的内面之间或者设计为上述背靠背的上述转子的转子齿的内面之间。

5.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：对上述定子轭铁，利用非磁性材料板或非导电性材料板代替上述电磁钢板。

6.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：上述转子线圈导体板，采用具有与上述第2齿本体嵌合的孔的1块金属板或者多块金属板的层叠体构成。

7.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：对上述转子轭铁，采用导电性材料板代替上述电磁钢板，并将上述导电性材料板兼作上述转子线圈导体。

8.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：上述定子齿以及上述转子齿，由将多块电磁钢板在上述各轭铁的半径方向层叠的层叠体构成，上述层叠体所含的各电磁钢板的沿上述各轭铁的圆周方向的宽度，从上述各轭铁的外周侧向内周侧逐渐变窄。

9.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：将嵌合在上述定子轭铁上的上述定子齿的端部焊接在同一定子轭铁上。

10.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：将嵌合在上述转子的转子轭铁上的上述转子齿的端部焊接在同一转子轭铁上。

11.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：在上述转子的相对上述旋转轴的固定部分添设加强板。

12.如权利要求1所述的感应电动机，其特征在于：上述定子通过上述定子轭铁压入上述电动机支架内被固定，上述转子利用热装、压入或者铆接的任何一种方式固定在上述旋转轴上。

13.如权利要求7所述的感应电动机，其特征在于：代替上述电磁钢板采用的导电性材料板，是铜板或者铝板。