CN1950992A - 同步感应电动机的转子及压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种同步感应电动机，其不妨碍(d)轴的磁路即可使得(q)轴的磁通难以通过，且通过增大凸极差可获得高效率。沿轴(5)的周围朝轴侧扩大与轴(5)相邻的狭缝，形成狭缝扩大部(8a)。另外，将排气孔(7)形成为朝(d)轴方向延伸的细长开口，使狭缝沿排气孔(7)的周围突出。另外，由向相对于(d)轴错开规定角度的方向延伸的细长开口构成排气孔(7)。此外，沿层叠方向由多个转子铁心部分构成转子铁心(1)，形成对各转子铁心部分不同的形状的狭缝。

Description

同步感应电动机的转子及压缩机
技术领域
本发明涉及一种同步感应电动机的转子和使用该同步感应电动机的压缩机，该同步感应电动机使用感应转矩进行起动，并使用磁阻转矩进行同步运行。
背景技术
在现有技术的同步感应电动机中，在由电磁钢板构成的转子铁心上设有多个狭缝和切槽，为了使磁通在d轴方向容易流动，将排气孔(ガス抜き穴)形成为朝d轴方向伸长的椭圆形，提高同步感应电动机的效率(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2003-153511号公报(第5页，图6)
发明内容
现有技术的同步感应电动机的转子将排气孔的形状形成为椭圆形，短轴为q轴方向，长轴为d轴方向，从而可使q轴方向的排气孔两侧的电磁钢板的宽度变大，确保d轴方向的磁路宽度，使得磁通容易在d轴方向通过。可是，在该结构中，磁通在q轴方向也容易流动，存在不能获得大的凸极差的问题。
本发明就是为了解决上述那样的问题而作出的，其目的在于获得一种高效率的同步感应电动机，该同步感应电动机构成这样的转子，在该转子中，磁通容易在d轴方向通过，并且磁通难以在q轴方向流动，在d轴与q轴上具有大的凸极差。
本发明的同步感应电动机的特征在于：具有转子铁心、狭缝、多个切槽、导电性材料以及轴；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝在上述多片电磁钢板的各电磁钢板上至少设有一对，并且形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽连接于上述狭缝地设于上述电磁钢板的外周附近，产生感应转矩；该导电性材料填充到上述狭缝和上述切槽中的至少上述切槽中；该轴贯通上述转子铁心的中央部、成为旋转轴；与上述轴相邻的狭缝的上述轴侧的形状沿上述轴的周围突出。
另外，同步感应电动机的转子的特征在于：同步感应电动机的转子在上述d轴上还具有沿d轴方向延伸的细长开口的排气孔，与上述排气孔相邻的狭缝使上述排气孔侧的形状沿上述排气孔的纵向的周围突出。
另外，特征在于：当上述d轴上的外周端处的电磁钢板的宽度为L，在上述排气孔的一方侧相邻的狭缝与上述排气孔的距离为A，在上述排气孔的另一方侧相邻的狭缝与上述排气孔的距离为B时，使L≤A+B地设定上述排气孔和与该排气孔相邻的狭缝的距离。
另外，特征在于：上述轴在与上述旋转轴垂直的截面形状中，上述q轴方向的长度比上述d轴方向的长度短，与上述轴相邻的狭缝的上述轴侧的形状沿上述轴的周围朝上述轴侧突出。
另外，特征在于：上述转子铁心使用方向性电磁钢板作为上述层叠的电磁钢板，对于方向性电磁钢板，使其磁化容易方向大体平行于上述d轴。
另外，本发明的压缩机的特征在于：具有上述同步感应电动机的转子。
另外，本发明的同步感应电动机的转子的特征在于：具有转子铁心、狭缝、多个切槽、导电性材料、轴以及细长开口的排气孔；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝在上述多片电磁钢板的各电磁钢板上至少设有一对，并且形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽连接于上述狭缝地设于上述电磁钢板的外周附近，产生感应转矩；该导电性材料填充到上述狭缝和上述切槽中的至少上述切槽中；该轴设于上述转子铁心的中央部、成为旋转轴；该细长开口的排气孔设于上述d轴上，朝相对于上述d轴错开了规定角度的方向延伸。
另外，特征在于：当上述d轴上的外周端处的电磁钢板的宽度为L，在上述排气孔的一方侧相邻的狭缝与上述排气孔的距离为A，在上述排气孔的另一方侧相邻的狭缝与上述排气孔的距离为B时，使L≤A+B地设定上述排气孔和与该排气孔相邻的狭缝的距离。
另外，特征在于：上述轴在与上述旋转轴垂直的截面形状中，上述q轴方向的长度比上述d轴方向的长度短，与上述轴相邻的狭缝的上述轴侧的形状沿上述轴的周围朝上述轴侧突出。
另外，特征在于：上述转子铁心使用方向性电磁钢板作为上述层叠的电磁钢板，对于方向性电磁钢板，使其磁化容易方向大体平行于上述d轴。
另外，本发明的压缩机的特征在于：具有上述同步感应电动机的转子。
另外，本发明的同步感应电动机的转子的特征在于：具有转子铁心、狭缝、多个切槽、导电性材料以及轴；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝在上述多片电磁钢板的各电磁钢板上至少设有一对，并且形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽连接于上述狭缝地设于上述电磁钢板的外周附近，产生感应转矩；该导电性材料填充到上述狭缝和上述切槽中的至少上述切槽中；该轴设于上述转子铁心的中央部、成为旋转轴；上述转子铁心在层叠方向由多个转子铁心部分构成，上述狭缝对于上述各转子铁心部分形成为不同的形状。
另外，特征在于：位于层叠方向的一端部的转子铁心部分的电磁钢板，在上述轴的周围具有空隙。
另外，特征在于：上述转子铁心，在具有不同形状的狭缝的电磁钢板邻接的部分，使一方的狭缝和切槽的至少一部分与另一方的狭缝和切槽的至少一部分在层叠方向可连通地构成。
另外，特征在于上述转子铁心在d轴上具有排气孔，以在层叠方向可连通的状态使上述排气孔的位置错开。
另外，本发明的压缩机的特征在于：具有上述同步感应电动机的转子。
另外，特征在于：具有转子铁心、狭缝、多个切槽、导电性材料以及轴；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝在上述多片电磁钢板的各电磁钢板上至少设有一对，并且形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽连接于上述狭缝地设于上述电磁钢板的外周附近，产生感应转矩；该导电性材料填充到上述狭缝和上述切槽中的至少上述切槽中；该轴设于上述转子铁心的中央部、成为旋转轴；上述电磁钢板使构成上述d轴上的磁路的电磁钢板外周端的宽度为不产生磁饱和程度的规定宽度，同时，以除了上述轴附近之外的d轴上的磁路宽度为与上述规定宽度同等程度或比上述规定宽度大的方式设置非磁性部分。
另外，本发明的压缩机的特征在于：具有上述同步感应电动机的转子。
本发明通过在电磁钢板上并设作为非磁性体的狭缝，从而在作为磁通容易通过的方向的d轴方向和作为磁通难以通过的方向的q轴方向形成磁极突起。在这里，本发明通过在宽度大的d轴上的磁路上形成非磁性部分或使狭缝突出，可不妨碍d轴的磁路地使q轴的磁通难以通过，可增大凸极差。因此，按照本发明，可获得高效率的同步感应电动机的转子。
附图说明
图1为示出本发明的实施方式1的同步感应电动机的截面构成图。
图2为示出本发明的实施方式1的同步感应电动机的转子的透视图。
图3为示出本发明的实施方式1的同步感应电动机的另一构成例的截面构成图。
图4为示出本发明的实施方式1的另一同步感应电动机的转子的截面构成图。
图5为示出本发明的实施方式1的另一同步感应电动机的转子的截面构成图。
图6为示出本发明的实施方式1的另一同步感应电动机的转子的截面构成图。
图7为示出本发明的实施方式1的另一同步感应电动机的转子的截面构成图。
图8为示出本发明的实施方式2的同步感应电动机的转子的截面构成图。
图9为示出本发明的实施方式2的另一同步感应电动机的转子的截面构成图。
图10为示出本发明的实施方式2的另一同步感应电动机的转子的截面构成图。
图11为比较说明本发明的实施方式3的同步感应电动机的转子的说明图。
图12为示出本发明的实施方式3的同步感应电动机的转子的纵截面图。
图13为示出本发明的实施方式3的同步感应电动机的转子的透视图。
图14为示出本发明的实施方式3的上部转子的截面构成图。
图15为示出本发明的实施方式3的下部转子的截面构成图。
图16为示出本发明的实施方式3的同步感应电动机的转子的制造工序的流程图。
图17为示出本发明的实施方式3的端环用金属模的透视图。
图18为示出本发明的实施方式3的另一上部转子的截面构成图。
图19为示出本发明的实施方式3的另一同步感应电动机的转子的纵截面图。
图20为示出本发明的实施方式3的另一同步感应电动机的转子的纵截面图。
图21为示出本发明的实施方式3的另一同步感应电动机的转子的纵截面图。
图22为示出本发明的实施方式1～实施方式3的排气孔的另一形状的说明图。
图23为示出本发明的实施方式1～实施方式3的排气孔的另一形状的说明图。
图24为示出本发明的实施方式1～实施方式3的排气孔的另一形状的说明图。
具体实施方式
实施方式1
下面参照附图说明本发明的实施方式1。图1示出实施方式1的同步感应电动机，为在与旋转轴垂直的面上的截面构成图。在转子1的周围隔开规定间隔地配置有定子20。定子20由作为磁性体的多个电磁钢板构成，存在多个定子切槽21，在定子切槽21内形成有绕组22。转子1由作为磁性体的多个叠层电磁钢板构成。在狭缝2和切槽3中，通过压铸法填充有非磁性体兼导电性材料，例如铝。相邻的狭缝2之间的电磁钢板的部分为带4，形成于转子外侧的薄壁部为0.1mm～数mm。狭缝2在电磁钢板上至少设置一对，并形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴。另外，切槽3连接于狭缝2并在电磁钢板的外周附近设置多个，产生感应转矩。若将作为由压铸法填充的导电性材料的铝填充到狭缝2和切槽3中的至少切槽3中，则可由切槽3产生感应转矩，同时，可由狭缝2形成d轴和q轴的磁极突起。
成为旋转轴的轴5通过压入或热装在转子1的中央部贯通地固定。肋6为了将狭缝2与切槽3分离而存在。同步感应电动机通过具有肋6，从而在起动时有效地感应二次电流，提高起动性。排气孔7为在搭载同步感应电动机的装置中有时需要的空洞。例如在压缩机中，制冷剂、油等通过排气孔7循环。排气孔7在搭载于风扇等的情况下，有时用于通过冷却用的风，或用于定位等。另外，也存在不需要排气孔7的情况。狭缝扩大部8a为使与轴5相邻的切槽的轴5侧的形状沿轴5的周围突出而扩大狭缝的部分。
图2为示出同步感应电动机的转子的透视图。同步感应电动机的转子1由端环30连接填充于层叠的电磁钢板的狭缝2和切槽3中的铝，成为与感应电动机相同的结构。
下面，说明同步感应电动机的动作。
同步感应电动机在起动时由形成于定子绕组的单相或三相绕组产生旋转磁场。同步感应电动机通过对转子1施加旋转磁场，从而在切槽3中感应二次电流，并根据与笼型感应电动机同样的原理，产生感应转矩。另外，在转子1的狭缝2中填充有铝，所以构成非磁性部分。这样，在转子1上产生磁通容易流动的方向的d轴和磁通难以流动的方向的q轴。因此，在d轴的电感Lq与q轴的电感Lq上产生差别，转子1具有凸极性。由该凸极性产生磁阻转矩，所以，转子1在同步速度附近时，被拉入到同步速度，使用磁阻转矩，进行同步运行。
根据以上原理，为了运行同步感应电动机，不需要特别的驱动装置，所以可构成低成本的同步感应电动机。另外，同步感应电动机的特征在于，在稳定运行时，按同步速度运行，所以，二次铜损减少，是高效率的电动机。特别是，同步感应电动机在稳定运行时，使用磁阻转矩进行动作，所以当增大凸极差时，可获得高效率的同步感应电动机。
狭缝2的宽度越大，则凸极差越大，电流-转矩特性提高，可降低铜损。另一方面，当过度扩大狭缝2的宽度时，带4变窄，发生磁饱和，相反，使电流-转矩特性恶化。因此，在将带4的宽度保持为不发生磁饱和的程度的状态下扩大狭缝2即可。按照图1那样的构成，在多个带4中，磁通密度低的部分为轴5存在的d轴上的带4a的部分。在轴5的两侧如图1所示那样设有排气孔7，通常该排气孔7为圆形。排气孔7的部分为空间，可看成非磁性部分。轴5占有明显比排气孔7的面积大的面积，该部分被看成磁性部分。在该实施方式中，将与轴5相邻的狭缝2的轴侧的形状形成为沿轴5周围的形状。在图1中，并设多个狭缝，但使与轴5相邻的狭缝2、即最内侧的狭缝2的轴侧形状沿轴5周围突出，并设置有狭缝扩大部8a，扩大与轴5相邻的狭缝的宽度。
通过设置狭缝扩大部8a，从而使磁通难以通过q轴方向。另一方面，在d轴方向，按电磁钢板的外周端的宽度大体决定磁通量。因此，即使在排气孔7的周边的部分按某种程度使磁路变窄，只要不达到电磁钢板的外周端的宽度以下，也不易发生磁饱和。另外，轴5由于为磁性部分，所以d轴上的磁路也包含轴5的部分。因此，即使沿轴5周围扩大狭缝2的宽度，也可保持d轴方向的磁通通过的容易度，增大q轴方向的磁通通过的难度。因此，通过设置狭缝扩大部8a，可增大凸极差，构成高效率的同步感应电动机的转子。
如上述那样，即使沿轴5周围设置狭缝扩大部8a，磁通也可在轴的部分流动，所以，可充分确保在该部分的磁路。可是，在d轴上的带4a中，由于在轴5两侧设置排气孔7，所以狭缝扩大部8a的形状必然成为沿排气孔7周围的一部分的形状。排气孔7的部分为空洞，不成为磁路，所以，需要在排气孔7的周围按某种程度形成磁路地残留电磁钢板的部分。
例如，如图1所示那样，作为运行同步感应电动机时不发生磁饱和的程度的狭小距离，将d轴上的转子外周部尺寸保持为规定宽度L。在这种情况下，在排气孔7与狭缝扩大部8a的距离比d轴上的电磁钢板的外周端的规定宽度L小时，引起磁饱和，特性恶化。因此，相对于规定宽度L，使狭缝扩大部8a与排气孔7的距离A、B、C、D的关系为L≤A+B、L≤C+D即可。当使磁通难以在q轴方向通过地将狭缝扩大部8a设为最大限度时，如使A+B和C+D与L为同等程度，或使A+B和C+D比L稍大一些地构成，则不会在d轴上的带4a上发生磁饱和。即，当沿轴5和排气孔7的周围使狭缝扩大部8a突出时，若保持上述关系地进行设定，则可防止在排气孔7的周围发生磁饱和，可防止特性下降。
为了使d轴上的电磁钢板的外周端宽度L按不发生磁饱和的程度形成为狭小的距离，可预先通过模拟求出，或通过运行试制装置而大体设定为规定宽度。
在本实施方式中，通过在电磁钢板上并设作为非磁性部分的狭缝，从而可在作为磁通容易通过的方向的d轴方向和作为磁通难以流动的方向的q轴方向形成磁极突起。在这里，在本实施方式中，由于需要设置成为旋转轴的轴，所以，在轴的部分的两侧形成一对狭缝，轴的部分形成较宽磁路的d轴。通过在不发生磁饱和的范围极力地使该轴的部分的磁路变窄，可高效地在q轴方向扩大狭缝，可不妨碍d轴的磁路地使得q轴的磁通难以通过，可增大凸极差，并可获得高效率的同步感应电动机的转子。
如图2所示那样，在层叠方向的上下设有端环，与切槽一起形成起动时的感应转矩，同时，在上下方向牢固地保持叠层电磁钢板。因此，即使设置狭缝扩大部8a、扩大狭缝部分的宽度，也可形成相对于旋转时的离心力足够牢固的结构。
图3为示出本发明的实施方式的同步感应电动机的另一构成例的截面构成图。该结构的转子使排气孔7的形状从圆形变形。排气孔7根据搭载同步感应电动机的设备侧的情况设置，但对形状等没有特别限制。排气孔7只要为在运行中某种程度的流量的气体流动的结构即可，所以，在这里，形成为朝d轴方向延伸的形状，例如为长方形。
在图3中，将排气孔7的形状形成为细长开口的孔，使其纵向大体平行于d轴地配置。当使排气孔7为细长形状时，可沿细长排气孔的周围扩大狭缝扩大部8a，可比圆形的排气孔的场合增大狭缝扩大部8a的面积。因此，当将排气孔7形成为细长形状时，可增大q轴方向与d轴方向的凸极差。另外，在为与圆形相比磁通在d轴方向上更容易流动的形状的情况下，即使设置狭缝扩大部8a，也可在排气孔7的周围充分地设置电磁钢板的部分。因此，磁饱和难以发生，可构成高效率的同步感应电动机的转子。
如图3所示那样，通过将排气孔7形成为长方形，并使长方形的纵向与d轴平行地进行配置，可按最高的效率扩大狭缝。但是，与图1的构成相同，若将d轴上的转子外周尺寸L保持为在同步感应电动机运行时不发生磁饱和的程度的狭小距离，则在排气孔7与狭缝扩大部8a的距离比狭缝间的距离L小时，将引起磁饱和，特性将恶化。因此，通过将狭缝扩大部8a与排气孔7的距离A、B、C、D的关系设为L≤A+B、L≤C+D，可防止磁饱和的发生。
另外，若将长方形的排气孔7的各角形成为圆角，或形成为椭圆形状，使磁通的流动更顺利，则将容易扩大狭缝，可使磁通也更容易流动，所以，可获得高效率的同步感应电动机。排气孔7的形状并不限于圆形、长方形，也可由椭圆形、菱形、平行四边形等其它形状构成。
另外，图4为示出本发明的实施方式的同步感应电动机的转子的另一构成例的截面构成图。在图4中，省略了定子。关于定子，与由图1、图3示出的构成相同。在图4所示构成中，变型轴9形成为相对于d轴大体平行地切割圆形轴5而形成的形状。另外，在图4所示的构成中，沿变型轴9的周围扩大与变型轴9相邻的狭缝2的变型轴9侧的形状，作为狭缝扩大部8b，增大狭缝的q轴方向的宽度。
在将磁性体用于变型轴9的情况下，可作为磁路利用，d轴上的带4a的磁路比其它带足够宽，磁通密度低。因此，即使在该部分上扩大狭缝2、减小d轴上的带4a的宽度，磁饱和发生的可能性也较少，可增大凸极差。然而，轴5与狭缝2的距离需要为可保持相对于旋转时的离心力的机械强度的大小，在圆形的轴5的情况下不能扩大狭缝。在图4所示的结构中，大体平行于d轴地切割圆形轴5，使轴5的q轴方向长度比d轴方向长度短，所以，可在q轴方向的变短部分设置狭缝扩大部8b。通过具有狭缝扩大部8b，可保持旋转时的机械强度，同时，可进一步增大凸极差，可获得更高效率的同步感应电动机。
另外，变型轴9不论使电磁钢板的层叠方向整体变型，还是仅使插入到转子1的部分变型，都可获得同样的效果。另外，变型轴9的两端形状由于不为完全的圆形，所以，轴在单侧受到支承的机构比轴的两侧由轴承固定的形状更适合。另外，变型轴9即使为两侧支承的状态，只要支承方法与变型轴的形状相符，也可获得同样的效果。
另外，也可仅使轴插入转子的部分的直径比未插入的部分的直径小。相应于轴直径的减小量，可扩大狭缝的q轴方向的宽度。在这种情况下，从转子伸出的部分的轴形成为圆形，在制造时从转子的层叠方向的上下插入轴即可。可获得高效率的同步感应电动机，该同步感应电动机可用于原有的在两侧支承圆形轴的机构，而且可扩大在电磁钢板内的狭缝的q轴方向的宽度。
另外，也可将该变型轴9用作图1的轴。在这种情况下，与图1中的狭缝扩大部相比可进一步增大狭缝扩大部的面积，所以，可进一步增大凸极差，构成高效率的同步感应电动机。
在图5所示的结构的同步感应电动机的转子1中，作为叠层电磁钢板，使用具有磁通容易通过的磁化容易方向和磁通难以通过的方向的方向性电磁钢板10。若形成用空白箭头示出的磁化容易方向11与d轴大体平行的结构，则可获得磁通在d轴方向容易通过的转子。即，由于凸极差比使用无方向性的叠层电磁钢板的情况大，所以，可获得高效率的同步感应电动机。
图6为示出本发明的实施方式的另一结构的同步感应电动机的转子的截面构成图。该转子1形成为未设置排气孔的构成，使与轴5相邻的狭缝2的轴5侧的形状沿轴5周围突出。该转子1在增大该狭缝2的宽度时，将除轴附近之外的d轴上的磁路宽度构成为宽度L、宽度E、宽度F那样的大体相同的程度，或将宽度E和宽度F构成得比宽度L稍大。
这样，该转子1在d轴上的磁路中，将最外周端的宽度L减小到运行时不产生磁饱和的程度，将除轴附近之外的d轴上的磁路的宽度E和宽度F减小为与该规定宽度L同等的程度。若按其减小量形成非磁性部分，则可获得可保持d轴方向的磁通的通过容易性并且q轴方向的磁通难以通过的结构。这样，可增大d轴与q轴的凸极差，所以，可获得高效率的同步感应电动机的转子。
在这里，当将d轴上的电磁钢板的外周端宽度L设定为运行时不产生磁饱和的程度的规定宽度时，考虑到B-H特性等，可以以相对于电磁钢板场合的运行时的磁场强度的磁通密度比磁饱和状态稍有一些余量的方式设定规定宽度L。此时，若规定宽度L较宽，则虽然对于该部分的磁通密度成为具有足够余量的结构，但由于宽度L较宽，所以在q轴方向磁通也容易通过。规定宽度L最好减小到磁饱和不发生的程度。
在图6中，使得与轴5相邻的狭缝的宽度较宽，但狭缝的形状也可保持不变，而另行设置非磁性部分。该非磁性部分可为空洞，也可与狭缝同样地填充铝等的非磁性材料。
图7示出在d轴上的带4a上设置非磁性部分24的构成例。在该构成例中，d轴上的磁路绕过非磁性部分24的周围而通过，所以使距离A+距离B、距离C+距离D为与距离L同等程度或比距离L稍大。即使这样构成，也可构成不产生磁饱和的d轴上的磁路，同时，可形成磁通难以在q轴方向通过的构成。非磁性部分24虽然也可与切槽3同样地填充铝等的非磁性材料，但也可为空洞。在形成为空洞的场合，在需要排气孔的装置中，非磁性部分24可作为排气孔起作用。
在本实施方式中，狭缝2的形状以围住轴的方式形成稍弯曲的形状，在d轴上的磁路中，磁路的宽度在外周端变得最窄。因此，若将该外周端的磁路宽度L减小为不产生磁饱和的程度，并根据该宽度L将d轴上的磁路的其它部分的宽度设定为不比宽度L窄，则可获得不产生磁饱和、高效率的同步感应电动机。
这样，具有转子铁心、狭缝2、多个切槽3、导电性材料以及轴5；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝2在电磁钢板上至少设有一对，并形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽3连接于狭缝2地设于电磁钢板的外周附近，产生感应转矩；该导电性材料填充到狭缝2和切槽3中的至少切槽3中；该轴5设于转子铁心的中央部，成为旋转轴；通过将构成d轴上的磁路的电磁钢板外周端的宽度L设为不产生磁饱和的程度的规定宽度，同时，与规定宽度L同等程度或比规定宽度L大地设置非磁性部分，可增大d轴与q轴的凸极差，获得特性良好的同步感应电动机的转子。
实施方式2
下面，根据附图说明本发明的实施方式2。图8为示出本发明的实施方式2的同步感应电动机的转子1的截面构成图。在图8中，以与磁通的进入方向的角度大体一致的方式，通过向相对于d轴错开规定角度的方向延伸的细长开口构成排气孔7。
作为同步旋转中的同步感应电动机的磁通的进入方向12，成为从d轴错开规定角度的方向。例如，在磁通按从d轴朝q轴方向错开电角45°左右的角度进入的场合，相对于d轴倾斜45°左右地配置排气孔7的纵向。这样，从磁通的进入方向12进入的磁通沿排气孔7的周围流动，所以磁通变得容易流动。因此，可减少排气孔7周边的损失，可获得高效率的同步感应电动机。通过使排气孔为设于d轴上、朝相对于d轴向错开规定角度的方向延伸的细长开口，可获得在某种程度上效率良好的同步感应电动机。特别是，当使排气孔7的角度与同步感应电动机进行稳定运行时的磁通进入角度大体一致时，可进一步提高效果。
在这里，同步旋转中磁通的进入方向与d轴的偏移角度，可通过预先模拟、试制装置的运行等进行设定。该磁通的进入方向通常为从d轴向q轴的方向错开电角0～45°左右。
另外，如图9所示那样使用方向性电磁钢板10，若磁化容易方向11为从d轴错开规定角度的角度，则磁通将容易在磁通的流动方向通过，所以，可获得高效率的同步感应电动机。特别是，方向性电磁钢板的磁化容易方向11的角度与同步感应电动机进行稳定运行时的磁通进入角度大体一致，从而可进一步提高效果。
也可如图8、图9所示那样，将排气孔7形成为沿d轴方向延伸的形状，并使纵向与稳定运行时的磁通的进入方向大体一致，在这样的结构中，使与轴5相邻的狭缝2的轴侧形状朝d轴上的带4a的电磁钢板部分突出、作为狭缝扩大部8c，使磁通难以在q轴方向流动。此时的构成例如图10所示。
图10示出在图8的结构的转子1中将狭缝扩大部8c形成在d轴上的带4a的电磁钢板的较宽部分的构成例。若这样地沿轴5的周围和排气孔7的周围形成狭缝扩大部8c，则可实现磁通容易在d轴方向通过的形状的排气孔7，同时，磁通难以在q轴方向通过，可增大凸极差。另外，虽然形成狭缝扩大部8c的部分的相反侧、按使排气孔7倾斜的量使电磁钢板的部分变窄，但也可在该部分沿轴5的周围使狭缝突出。通过增大d轴方向与q轴方向的凸极差，可获得高效率的同步感应电动机。关于图9也同样。
在本实施方式中，也与实施方式1相同，在以保持在同步感应电动机运行时不发生磁饱和的程度的狭小距离的方式设定d轴上的转子外周尺寸L时，若排气孔7与狭缝扩大部8c的距离比狭缝间的距离L小，则将引起磁饱和，使特性恶化。因此，通过将狭缝扩大部8c与排气孔7的距离A、B、C、D的关系设为L≤A+B、L≤C+D，可防止磁饱和的发生。
另外，在图8、图9中，对于轴5的形状，也可使q轴方向的长度比d轴方向的长度短，相应地使与轴5相邻的狭缝的宽度以在d轴上突出的方式扩大。通过这样地构成，可增大q轴与d轴的凸极差，可提高特性。
在实施方式1、2中，如图1、图3～图6、图10所示那样，使与轴5相邻的狭缝2的形状向轴5侧突出，增大非磁性部分的q轴方向的宽度，但并不限于此。也可如图7所示那样，使狭缝2的形状保持不变，新设置非磁性部分。另外，也可在至少一部分连接新设置的非磁性部分与狭缝2或切槽3。若连接狭缝2或切槽3的一部分与非磁性部分的一部分，则可在压铸时同时将铝等非磁性材料填充到非磁性部分。
实施方式3
下面根据附图说明本发明的实施方式3。图11为在转子1的轴5的上部存在具有比轴直径大的直径的机构31的状态的纵截面图。在要通过同步感应电动机使图示那样的现有的装置旋转的场合，在要安装到已存在的机构31上时，在转子1的端环30与机构31之间形成静区。在本实施方式中，通过如图12所示形成将机构31的前端部嵌入到转子1中心的结构，可减小静区，实现小型化。
在这里，将与嵌入机构31的部分对应的转子作为上部转子铁心13，将此外的部分作为下部转子铁心14，分离成2个部分。也可在上部转子铁心13的旋转中心部分设置用于机构31的空隙，下部转子铁心14的构造为具有通常的狭缝和切槽的转子的构造。但也可不限于此，而为实施方式1、实施方式2所记载的转子。
图13为示出上部转子铁心13和下部转子铁心14的透视图。另外，
图14为示出上部转子铁心13的截面构成图。另外，图15为示出下部转子铁心14的截面构成图。
图15所示的下部转子铁心14中的下部狭缝17和下部切槽19，例如为在图1中没有狭缝扩大部8a的结构。图14所示的上部转子铁心13中的上部切槽18与下部切槽19至少以切槽的一部分重叠的方式进行配置，与上部切槽18连接的上部狭缝16稍微变形。由图14的虚线绘出的狭缝为下部转子铁心14的下部狭缝17的位置。在除了轴5之外的转子中心部15设置用于嵌入机构31的空隙，并避开转子中心部15的部分配置上部狭缝16。在层叠方向位于机构31的嵌入部分的下部的下部转子铁心14的部分，在转子中心部的轴5周围不设置空隙，而是通常的轴5贯通的结构。
当为仅由上部转子铁心13构成的转子时，在中心部的孔中存在空气，d轴的磁路受到妨碍、凸极性恶化，所以，同步感应电动机的特性变差。然而，若将转子在层叠方向分割，以与确保下部转子铁心14那样的d轴的磁路的形状组合的方式如图13那样地构成，则磁通也可三维地流动，所以，与上部转子铁心13和下部转子铁心14的带组合、构成磁路。即使由于机构31的制约而成为具有图14所示那样的上部狭缝16的转子形状，通过与下部转子铁心14组合，也可确保磁路，可获得高效率的同步感应电动机。
另外，当为如图13所示的转子那样层叠多个转子铁心的形状时，磁通将三维地流动，磁通的流动不仅仅为某个一定的方向。因此，磁路朝比磁通二维地流动的场合多的方向平均化，可降低旋转时的噪声、振动。
下面，说明这样的转子的制造工序。图16为示出利用压铸法将铝形成到切槽和狭缝中之前的制造工序的流程图。
在ST1的工序中，冲裁由电磁钢板形成的上部转子铁心13和下部转子铁心14，形成多个狭缝16、17和切槽18、19。在ST2中，层叠规定片数的上部转子铁心13和下部转子铁心14。在ST3中，利用具有与转子中心部15的内径同一形状的端环用金属模在转子中心部15的内侧按压层叠的上部转子铁心13和下部转子铁心14。图17为示出端环用金属模32的一例的透视图。该端环用金属模32以形成用于嵌入机构31的空隙的方式在中央具有突出部32a。然后，在ST4中，由压铸法例如从上部的注入口注入铝，填充到狭缝16、17、切槽18、19及端环30中，形成二次导体。
通过使用图17那样的端环用金属模32进行压铸，可填充铝，同时，可确实地确保嵌入机构31的空隙。通过将机构31嵌入到该转子中心部15的空隙，可整体上小型化，具有可进一步以低成本使用高效率的同步感应电动机进行旋转驱动的效果。
在这里，当将铝压铸到狭缝16、17和切槽18、19中时，在上部转子铁心13与下部转子铁心14的相邻部分的上下电磁钢板中，使上部切槽18、下部切槽19或上部狭缝16、下部狭缝17的至少一部分在层叠方向连通。通过狭缝或切槽在层叠方向连通，在压铸时，可同时将铝填充到切槽和狭缝中。
另外，即使如图18所示那样为了设置转子中心部15而形成狭缝在途中不连续的结构，若上部切槽18、下部切槽19或上部狭缝16、下部狭缝17朝层叠方向在一部分连通，则也可进行压铸。另外，通过与以获得良好效果的方式配置d轴方向和q轴方向的磁路的结构的下部转子铁心14组合，可确保磁路，可获得高效率的同步感应电动机。另外，通过使磁通三维地流动，可使磁路在多方向平均化，可减轻旋转时的噪声、振动。
特别是，即使为如图18所示那样上部狭缝16在转子中心部15不连续的结构，在进行铝的压铸时通过将薄壁部23设于上部狭缝16与转子中心部15之间，也不会使铝漏到转子中心部15。但是，在将铝压铸到上部转子铁心13时，存在薄壁部23由于铝压铸的压力而膨胀的可能性。因此，在进行压铸时，通过使用具有突出部32a那样的端环用金属模32，可抑制薄壁部23的膨胀。
另外，即使不存在薄壁部23，若使压铸时的端环用金属模32的突出部32a为与转子中心部15相同的形状，则铝也不会漏到转子中心部15，可确实地将铝填充到必要的部分。
另外，在图14、图18所示的上部转子铁心13中，虽然将由机构31形成的必要截面的形状设为圆形，但并不局限于此，也可相应于现有机构31的形状，使由机构31形成的必要形状为圆以外的形状，例如椭圆形、多边形。即，只要使转子中心部15的空隙与其形状对应即可。通过与图12的下部转子铁心14那样的确保了d轴的磁路的转子铁心组合，可构成高效率的同步感应电动机。
这样，具有转子铁心、狭缝、多个切槽、导电性材料以及轴5；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝在转子铁心上至少设有一对，并形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽连接于狭缝地设于转子铁心的外周附近、产生感应转矩；该导电性材料填充到狭缝和切槽中的至少切槽中；该轴5贯通转子铁心的中央部、成为旋转轴；并将多片电磁钢板沿层叠方向分割成多个，形成在分割部分13、14处形状不同的狭缝16、17和切槽18、19，因此不损害同步感应电动机的功能即可适用于多种机构，可获得能广泛使用的通用性高的同步感应电动机。
另外，特别地，位于层叠方向端部的分割部分的电磁钢板，若在轴5周围具有可嵌入其它机构的空隙，则可获得容易适用于其它机构的同步感应电动机。
另外，在不同形状的电磁钢板邻接的部分，若使一方的狭缝16和切槽18的至少一部分、与另一方的狭缝17和切槽19的至少一部分以在层叠方向连通的方式构成，则可使用与现有技术同样的制造工序容易地将导电性和非磁性材料填充到切槽18、19、狭缝16、17中。
另外，图19为示出嵌入机构31的结构的转子1的纵截面图，该转子1如压缩机等那样在转子中需要气体或油那样的液体通过的排气孔7。排气孔7在上部转子铁心13中不设置特别的排气孔，可利用形成于转子中心部15的机构31周围的空间。这样，在上部转子铁心13中，通过利用转子中心部15的空间，可节省排气孔的空间。
另外，也可如图20所示的下部转子铁心14的排气孔7那样，在可沿层叠方向连通的状态下例如倾斜地错开排气孔7的位置而构成。通过以可在层叠方向连通的状态倾斜地构成排气孔7，可分散排气孔7所妨碍的磁路，可降低噪声和振动。
另外，图21所示的排气孔7为在可沿层叠方向连通的状态下错开成多级形状的结构。通过将排气孔7形成为台阶形状，从而与图20的结构相比可使下部转子铁心14的金属模的个数减少，因此，可使金属模的成本低廉。在构成为这样的台阶形状的情况，也可按某种程度使排气孔7所阻碍的磁路分散，所以可降低噪声和振动。
另外，图12、图19、图20、图21所示的转子1沿层叠方向分割成两部分，并组合两种形状的转子铁心而构成，但是在需要3个或3个以上的形状的转子的情况下，也可在层叠方向组合3个或3个以上的多个转子部分。
另外，在图12、图19、图20、图21中，在上部转子铁心13上设置用于嵌入机构31的空隙，在下部转子铁心14的结构中，形成为在中央部仅存在轴5的结构，但通过上部转子铁心与下部转子铁心相反的结构也可获得与上述同样的效果。
在这里，嵌入机构31的部分为转子的上端部分或下部部分即可。通过由位于层叠方向的一端部的转子铁心部分的电磁钢板以在轴周围具有空隙的方式构成，可在各种装置中搭载低成本、高效率的同步感应电动机，提高通用性。
在实施方式1～实施方式3中，在切槽和狭缝的大致整体中作为导电性材料兼非磁性材料填充有例如铝，但并不限于此。由于起动时在切槽中产生感应转矩，所以只要至少在切槽中填充导电性材料即可。狭缝为非磁性部分，即使在狭缝中不完全填充铝，在空隙的状态下也可成为非磁性部分，所以可构成高效率的同步感应电动机。但是，通过在狭缝中填充非磁性材料，可确实地固定狭缝和狭缝之间的带的位置，可构成相对于旋转时的离心力机械强度高的转子。
另外，在这里，虽然在狭缝中也填充与填充到切槽的材料相同的材料，但并不限于此，也可将别的非磁性材料填充到狭缝中。
另外，作为非磁性体和导电性材料，并不限于铝，也可使用铜等的其它材料。
另外，在设置有实施方式1～实施方式3中的排气孔7的结构的场合，排气孔7的形状也可为由如图22所示那样的多个圆形的组合、图23所示那样的椭圆形、或图24所示那样的多边形形状构成的排气孔7，另外，组合其中的多个也可获得同样的效果。
另外，在实施方式1～实施方式3所示的各图的电磁钢板中，显示了切槽为非对称的构造，但不管切槽是非对称还是对称，均可获得效果，可获得高效率的同步感应电动机。另外，为了提高转子1的起动特性，形成为在狭缝与切槽之间设置肋的结构，但在满足起动特性的模型中也可不使用肋。
通过在压缩机中搭载如实施方式1、实施方式2所记载的同步感应电动机的转子，可使用高效率的同步感应电动机运行压缩机，可提高压缩机的运行效率。
另外，通过在压缩机中搭载实施方式3中所记载的同步感应电动机的转子，可使用高效率的同步感应电动机使压缩机运行，还具有可减小压缩机整体尺寸、降低振动和噪声的效果。
如以上那样，同步感应电动机具有定子铁心、定子切槽、绕组、转子铁心、至少一对狭缝部、多个切槽部、导电性材料兼非磁性体、排气孔；该定子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该定子切槽在定子铁心设有多个；该绕组设于定子切槽；该转子铁心在上述转子铁心的内侧隔着空隙层叠多片叠层电磁钢板；该至少一对狭缝部设于转子铁心上，且形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽部与上述狭缝部至少连接一对，配置在产生感应转矩的外侧；该导电性材料兼非磁性体填充到上述狭缝部和上述切槽部中的至少切槽部；该排气孔设于d轴上；其特征在于：将上述排气孔的形状形成为细长开口的孔，该排气孔的纵向与d轴大体平行，同时，与排气孔的纵向大体平行地扩大狭缝；这样，可增大凸极差，使得磁饱和难以发生，可获得高效率的同步感应电动机的转子。
另外，同步感应电动机具有定子铁心、定子切槽、绕组、转子铁心、至少一对狭缝部、多个切槽部、导电性材料兼非磁性体、排气孔；该定子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该定子切槽在定子铁心上设有多个；该绕组设于定子切槽上；该转子铁心在上述转子铁心的内侧隔着空隙地层叠多片的叠层电磁钢板；该至少一对狭缝部设于转子铁心上，并形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽部与上述狭缝部至少连接一对，配置在产生感应转矩的外侧；该导电性材料兼非磁性体填充到上述狭缝部和上述切槽部中的至少上述切槽部中；该排气孔设于d轴上；其特征在于：将上述排气孔的形状形成为细长开口的孔，相对于d轴错开规定角度地配置其纵向；这样，磁通容易通过，可获得高效率的同步感应电动机的转子。
另外，具有这样的特征，即，大体平行于d轴方向地切割上述转子的轴，同时，与轴平行地扩大轴附近的狭缝；这样，可在保持机械强度的同时，增大凸极差，可获得高效率的同步感应电动机的转子。
另外，同步感应电动机具有定子铁心、定子切槽、绕组、转子铁心、至少一对狭缝部、多个切槽部、导电性材料兼非磁性体、排气孔；该定子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该定子切槽在定子铁心上设有多个；该绕组设于定子切槽中；该转子铁心在上述转子铁心的内侧隔着空隙地层叠多片的叠层电磁钢板；该至少一对狭缝部设于转子铁心上，并形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽部与上述狭缝部至少连接一对，配置在产生感应转矩的外侧；该导电性材料兼非磁性体填充到上述狭缝部和上述切槽部中的至少上述切槽部中；该排气孔设于d轴上；其特征在于：相对于叠层电磁钢板的层叠方向组合多个上述转子的狭缝、切槽形状不同的多个转子，构成一个转子；这样，可获得能够安装于现有机构上的高效率的同步感应电动机的转子。

Claims (18)

1.一种同步感应电动机的转子，其特征在于：具有转子铁心、狭缝、多个切槽、导电性材料以及轴；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝在上述多片电磁钢板的各电磁钢板上至少设有一对，并且形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽连接于上述狭缝地设于上述电磁钢板的外周附近，产生感应转矩；该导电性材料填充到上述狭缝和上述切槽中的至少上述切槽中；该轴设于上述转子铁心的中央部、成为旋转轴；与上述轴相邻的狭缝的上述轴侧的形状沿上述轴的周围突出。
2.根据权利要求1所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：同步感应电动机的转子在上述d轴上还具有沿d轴方向延伸的细长开口的排气孔，与上述排气孔相邻的狭缝使上述排气孔侧的形状沿上述排气孔的纵向的周围突出。
3.根据权利要求2所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：当上述d轴上的外周端处的电磁钢板的宽度为L，在上述排气孔的一方侧相邻的狭缝与上述排气孔的距离为A，在上述排气孔的另一方侧相邻的狭缝与上述排气孔的距离为B时，使L A+B地设定上述排气孔和与该排气孔相邻的狭缝的距离。
4.根据权利要求1所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：上述轴在与上述旋转轴垂直的截面形状中，上述q轴方向的长度比上述d轴方向的长度短，与上述轴相邻的狭缝的上述轴侧的形状沿上述轴的周围朝上述轴侧突出。
5.根据权利要求1所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：上述转子铁心使用方向性电磁钢板作为上述层叠的电磁钢板，对于方向性电磁钢板，使其磁化容易方向大体平行于上述d轴。
6.一种压缩机，其特征在于：具有权利要求1所述的同步感应电动机的转子。
7.一种同步感应电动机的转子，其特征在于：具有转子铁心、狭缝、多个切槽、导电性材料、轴以及细长开口的排气孔；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝在上述多片电磁钢板的各电磁钢板上至少设有一对，并且形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽连接于上述狭缝地设于上述电磁钢板的外周附近，产生感应转矩；该导电性材料填充到上述狭缝和上述切槽中的至少上述切槽中；该轴设于上述转子铁心的中央部、成为旋转轴；该细长开口的排气孔设于上述d轴上，朝相对于上述d轴错开了规定角度的方向延伸。
8.根据权利要求7所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：当上述d轴上的外周端处的电磁钢板的宽度为L，在上述排气孔的一方侧相邻的狭缝与上述排气孔的距离为A，在上述排气孔的另一方侧相邻的狭缝与上述排气孔的距离为B时，使L A+B地设定上述排气孔和与该排气孔相邻的狭缝的距离。
9.根据权利要求7所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：上述轴在与上述旋转轴垂直的截面形状中，上述q轴方向的长度比上述d轴方向的长度短，与上述轴相邻的狭缝的上述轴侧的形状沿上述轴的周围朝上述轴侧突出。
10.根据权利要求7所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：上述转子铁心使用方向性电磁钢板作为上述层叠的电磁钢板，对于方向性电磁钢板，使其磁化容易方向大体平行于上述d轴。
11.一种压缩机，其特征在于：具有权利要求7所述的同步感应电动机的转子。
12.一种同步感应电动机的转子，其特征在于：具有转子铁心、狭缝、多个切槽、导电性材料以及轴；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝在上述多片电磁钢板的各电磁钢板上至少设有一对，并且形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽连接于上述狭缝地设于上述电磁钢板的外周附近，产生感应转矩；该导电性材料填充到上述狭缝和上述切槽中的至少上述切槽中；该轴设于上述转子铁心的中央部、成为旋转轴；上述转子铁心在层叠方向由多个转子铁心部分构成，上述狭缝对于上述各转子铁心部分形成为不同的形状。
13.根据权利要求12所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：位于层叠方向的一端部的转子铁心部分的电磁钢板，在上述轴的周围具有空隙。
14.根据权利要求12所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：上述转子铁心，在具有不同形状的狭缝的电磁钢板邻接的部分，使一方的狭缝和切槽的至少一部分与另一方的狭缝和切槽的至少一部分在层叠方向可连通地构成。
15.根据权利要求12所述的同步感应电动机的转子，其特征在于：上述转子铁心在d轴上具有排气孔，以在层叠方向可连通的状态使上述排气孔的位置错开。
16.一种压缩机，其特征在于：具有权利要求12所述的同步感应电动机的转子。
17.一种同步感应电动机的转子，其特征在于：具有转子铁心、狭缝、多个切槽、导电性材料以及轴；该转子铁心通过层叠多片电磁钢板而构成；该狭缝在上述多片电磁钢板的各电磁钢板上至少设有一对，并且形成有磁极突起、以便获得作为磁通容易流动的方向的d轴和作为磁通难以流动的方向的q轴；该多个切槽连接于上述狭缝地设于上述电磁钢板的外周附近，产生感应转矩；该导电性材料填充到上述狭缝和上述切槽中的至少上述切槽中；该轴设于上述转子铁心的中央部、成为旋转轴；上述电磁钢板使构成上述d轴上的磁路的电磁钢板外周端的宽度为不产生磁饱和程度的规定宽度，同时，以除了上述轴附近之外的d轴上的磁路宽度为与上述规定宽度同等程度或比上述规定宽度大的方式设置非磁性部分。
18.一种压缩机，其特征在于：具有权利要求17所述的同步感应电动机的转子。
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