【０００１】
【関連出願との関係】
この出願は、１９９８年６月２６日に出願された合衆国仮出願第６０／０９０、７７３号の利益を享受する。
【０００２】
【発明の背景】
この発明は全体的に電動機、更に具体的に言えば、線路始動磁気凸極回転子交流電動機に関する。
【０００３】
線路始動永久磁石電動機は、永久磁石及び誘導かごを持っている。誘導かごにより、普通の交流電源で始動することが出来、永久磁石が電動機の効率を改善する。このような回転子は分割磁石回転子と呼ばれることがある。
【０００４】
一例では、分割磁石回転子が回転子鉄心、回転子軸、永久磁化された部位及び２次導体を含む。回転子軸が回転子鉄心を通抜け、回転子鉄心の回転軸線と同軸である。２次導体も回転子鉄心を通抜け、回転子軸に対して軸方向に配置されている。このような２次導体は回転子鉄心の外周又は周縁からずれていて、鉄心の両端で末端リングによって接続されている。回転子鉄心の外側周縁にある切欠きが、典型的には少なくとも１つの２次導体と半径方向に整合している。永久磁石が切欠きの中に配置され、永久磁石が、選ばれた数の磁極を形成するように磁化されている。
【０００５】
固定子スロットの高次高調波を減結合する為に、かご形の回転子バーはスキューさせるのが典型的である。このスキュー配置は、回転子積層板を互いに若干旋回させて、回転子積層板の重なり合うスロットによって形成される通路が、全体として螺旋形になるようにすることによって達成される。分割磁石回転子では、積層板のスキュー配置が困難である。特に、永久磁石に使うことが出来るある磁気材料は脆くて、このようなスキュー配置が出来ない。
【０００６】
更に、一般的に開放スロット回転子は、密閉スロット回転子に比べて利点を持っている。密閉スロット回転子では、磁束が架橋部（即ち、回転子バーより回転子の外側直径よりにある鉄の領域）を通り、回転子電流によっては、架橋部を飽和させる。架橋部が飽和する電流レベルが、１サイクル毎に４回通過し、固定子電流に時間的な高調波を招く。こういう時間的な高調波がある種の雑音を強制的に生ずる基本的な機能を持つ。架橋部の飽和の原因となる洩れ磁束がその電流レベルで機械によって発生されるトルクを減らし、それによって所定のトルクに於ける電流の流れに関係した損失を大きくする。開放スロット回転子は、洩れ磁束のこの成分に対する透磁率の高い通路を作らない。しかし、回転スロット回転子は、密閉スロット回転子よりも典型的には製造するのがより困難である。
【０００７】
永久磁石を持っているが、固定子スロットの高次高調波を減結合する分割磁石回転子を提供することが望ましい。更に回転子の架橋部の飽和を生じない、このような回転子を提供することが望ましい。
【０００８】
【発明の簡単な要約】
この発明の実施例では、分割磁石回転子が螺旋形のスキューではなく、階段形スキューを含む。階段形スキューにより、回転子鉄心の切欠きに挿入することが出来る真っ直ぐな磁石部分を使うことが出来、こうして回転子ケージで螺旋を作る必要をなくする。階段形スキューは、固定子スロットの高次高調波を減結合するのに有効である。更に、階段形スキュー回転子は、ある実施例では、回転子に回転子の架橋部の飽和が起こらないように開放スロットを含む。
【０００９】
分割磁石回転子が回転子鉄心、回転子軸、永久磁石にした部位及び２次導体を含む。回転子軸が回転子鉄心を通抜け、回転子鉄心の回転子軸線と同軸である。
【００１０】
回転子鉄心が、少なくとも２組に配置された積重ね内の回転子積層板を含む。第１組の積層板にあるスロットは、横方向に第１の方向に伸びるスキュー部分を持ち、第２組の積層板にあるスロットは第１の方向とは反対の第２の方向に横方向に伸びるスキュー部分を持っている。第１組及び第２組の回転子積層板の対応するスロットの半径方向の内側部分が互いに重なり合う。この形式が階段形スキューを形成する。
【００１１】
切欠き又は溝路が回転子積層板の外径（ＯＤ）から各々のスロットのスキュー部分まで伸びる。切欠きが軸方向に伸び、永久磁石が切欠き内に配置される。具体的に言うと、永久磁化された材料の真っ直ぐな磁石部分が切欠きに挿入される。真っ直ぐな磁石部分は、選ばれた数の磁極を形成するように磁化される。２次導体が回転子鉄心のスロットを通抜け、回転子軸に対して軸方向に配置される。２次導体は回転子鉄心の外周又は周縁からずれていて、鉄心の両端で末端リングによって接続される。
【００１２】
上に述べた分割磁石回転子は、螺旋形スキューではなく階段形スキューを持っている。階段形スキューは、回転子に挿入することが出来る真っ直ぐな磁石部分を使うことが出来るようにし、こうして回転子ケージに螺旋を作る必要をなくする。階段形スキューは固定子スロットの高次高調波を減結合するのに有効である。更に、回転子が開放スロットを持ち、この為回転子は回転子の架橋部の飽和を生じない。
【００１３】
【発明の詳しい説明】
次に、分割磁石階段形スキュー回転子の種々の実施例を詳しく説明する。これらの回転子は、多くの異なる固定子の形式を含めて多くの異なる電動機形式に使うことが出来る。一般的に、分割磁石階段形スキュー回転子は、回転子積層板の外側周縁に固定した永久磁石を持つかご形を含む。階段形スキューにより、永久磁石をスキューさせることを必要とする代りに、永久磁石の真っ直ぐな部分を使うことが出来る。この回転子の形式は、階段形スキューによって真っ直ぐな磁気部分を使うことが出来るが、回転子スロットの高次高調波を減結合するのにも依然として有効であるために、分割磁石回転子の製造を容易にする。更に、ある実施例では、回転子が開放スロットを持ち、この為回転子は回転子の架橋部の飽和を生じない。
【００１４】
次に図面について具体的に説明すると、図１は回転子鉄心２０の第１の実施例の拡大部分図であり、図２は鉄心２０の簡略斜視図である。ここに示す略図は、回転子鉄心に対する永久磁石の種々の形式を示す為だけであって、この鉄心の夫々の面を例示するものではない。鉄心２０がスキューしているスロット２２を有する。スロット２２が半径方向内側部分２４及び第１及び第２のスキュー部分２２及び２８を有する。鉄心２０は外側周縁３２を持つ複数個の積層板３０をも持っている。第１組３４の回転子積層板３０は、第１の方向に伸びるスキュー部分２６を持つ複数個のスロット２２を持ち、第２組３６の回転子積層板３０は、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分２８を持つ複数個のスロット２２を持っている。
【００１５】
更に鉄心２０が、外側周縁３２に開放端を持つ複数個の切欠き３８を有する。図１及び２に示す実施例では、各々の切欠き３８が、回転子鉄心２０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き３８が夫々１つのスロット２２と同長である。切欠き３８とスロット２２の間を伸びる積層板材料の架橋部はなく、切欠き３８は略矩形の断面形を有する。図１に示すように、第１の切欠き４０が第１のスキュー部分と２６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き４２が第２のスキュー部分２８と実質的に整合して、それと同長である。永久磁化可能な材料４４が切欠き４０、４２内に配置される。
【００１６】
図３は第２の実施例の回転子鉄心５０の拡大部分図であり、図４は鉄心５０の簡略斜視図である。鉄心５０がスキューしているスロット５２を有する。スロット５２は半径方向内側部分５４及び第１及び第２のスキュー部分５６及び５８を有する。更に鉄心５０は外側周縁６２を持つ複数個の積層板６０を持っている。第１組６４の回転子積層板６０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分５６を持つ複数個のスロット５２を持ち、第２組６６の回転子積層板６０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分５８を持つ複数個のスロット５２を有する。
【００１７】
更に鉄心５０が、外側周縁６２に開放端を持つ複数個の切欠き６８を有する。図３及び４に示す実施例では、各々の切欠き６８が回転子鉄心５０の中心軸線に対して軸方向に、鉄心５０の全長に沿って伸びている。積層板材料の架橋部７０が各々の切欠き６８と夫々のスロット５２の間を伸びている。切欠き６８は略矩形の断面を持ち、各々の切欠き６８が１つのスロットの半径方向内側部分５４の半径方向軸線と実質的に整合している。永久磁化可能な材料７２が切欠き６８内に配置される。
【００１８】
図５は第３の実施例の回転子鉄心８０の拡大部分図であり、図６は鉄心８０の簡略斜視図である。鉄心８０がスキューしているスロット８２を有する。スロット８２は半径方向内側部分８４及び第１及び第２のスキュー部分８６及び８８を有する。鉄心８０は外側周縁９２を持つ複数個の積層板９０をも持っている。第１組９４の回転子積層板９０が第１の方向に伸びる第１のスキュー部分８６を持つ複数個のスロット８２を持ち、第２組９６の回転子積層板９０が第２の方向に伸びる第２のスキュー部分８８を持つ複数個のスロット８２を持っている。
【００１９】
更に鉄心８０が外側周縁９２に開放端を持つ複数個の切欠き９８を有する。図５及び６に示す実施例では、各々の切欠き９８が回転子鉄心８０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き９８が夫々１つのスロット８２と同長である。積層板材料の架橋部１００が切欠き９８とスロット８２の間を伸び、切欠き９８は略矩形の断面形を持っている。図５に示すように、第１の切欠き１０２が第１のスキュー部分８６と略整合して、それと同長であり、第２の切欠き１０４が第２のスキュー部分８８と略整合して、それと同長である。永久磁化可能な材料１０６が切欠き９８内に配置される。
【００２０】
図７は第４の実施例の回転子鉄心１１０の拡大部分図であり、図８は鉄心１１０のある要素の簡略斜視図である。鉄心１１０がスキューしているスロット１１２を持っている。スロット１１２は半径方向内側部分１１４及び第１及び第２のスキュー部分１１６及び１１８を有する。鉄心１１０は外側周縁１２２を持つ複数個の積層板１２０をも含む。第１組１２４の回転子積層板１２０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分１１６を持つ複数個のスロット１１２を有し、第２組１２６の回転子積層板１２０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分１１８を持つ複数個のスロット１１２を持っている。
【００２１】
更に鉄心１１０が外側周縁１２２に開放端を持つ複数個の切欠き１２８を含む。図７及び８に示す実施例では、各々の切欠き１２８が回転子鉄心１１０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き１２８が鉄心１１０の全長に互って伸びる。積層板材料の架橋部１３０が切欠き１２８とスロット１１２の間を伸び、切欠き１２８は略矩形の断面形を持っている。図７に示すように、第１の切欠き１３０が第１のスキュー部分１１６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き１３２が第２のスキュー部分１１８と実質的に整合してそれと同長である。永久磁化可能な材料１３４が切欠き１２８内に配置される。
【００２２】
図９は第５の実施例の回転子鉄心１４０の拡大部分図であり、図１０は鉄心１４０の簡略斜視図である。鉄心１４０はスキューしているスロット１４２を含む。スロット１４２は半径方向内側部分１４４と第１及び第２のスキュー部分１４６及び１４８とを含む。鉄心１４０は外側周縁１４２を持つ複数個の積層板１５０をも持っている。第１組１５４の回転子積層板が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分１４６を持つ複数個のスロット１４２を持ち、第２組１５６の回転子積層板１５０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分１４８を持つ複数個のスロット１４２を持っている。
【００２３】
更に鉄心１４０が、外側周縁１５２に開放端を持つ複数個の切欠き１５８を含む。図９及び１０に示す実施例では、各々の切欠き１５８が回転子鉄心１４０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き１５８が夫々１つのスロット１４２と同長である。積層板材料の架橋部１６０が切欠き１５８とスロット１４２の間を伸び、切欠き１４８は不規則な断面形を持っている。図９に示すように、第１の切欠き１６１が第１のスキュー部分１４６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き１６２が第２のスキュー部分１４８と実質的に整合して、それと同長である。切欠き１５８は開放していて、永久磁石を持っていない。この為、回転子鉄心１４０は開放スロット回転子である。
【００２４】
図１１は第６の実施例の回転子鉄心１７０の拡大部分図であり、図１２は鉄心１７０の簡略斜視図である。鉄心１７０がスキューしているスロット１７２を持っている。スロット１７２は半径方向内側部分１７４と第１及び第２のスキュー部分１７６及び１７８とを含む。鉄心１７０は外側周縁１８２を持つ複数個の積層板１８０をも含む。第１組１８４の回転子積層板１８０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分１７６を持つ複数個のスロット１７２を持ち、第２組１８６の回転子積層板１８０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分１７８を持つ複数個のスロット１７２を持っている。
【００２５】
更に鉄心１７０が外側周縁１８２に開放端を持つ複数個の切欠き１８８を含む。図１１及び１２に示す実施例では、各々の切欠き１８８が回転子鉄心１７０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き１８８が鉄心の夫々１つのスロット１７２と同長である。切欠き１８８とスロット１７２の間を伸びる積層板材料の架橋部はなく、切欠き１８８は不規則な断面形を持っている。図１１に示すように、第１の切欠き１９０が第１のスキュー部分１７６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き１９２が第２のスキュー部分１７８と実質的に整合して、それと同長である。切欠き１８８は開放していて、永久磁石を持っていない。従って、回転子鉄心１７０は開放スロット回転子である。１実施例では、溶融したアルミニウムが切欠き１８８から自由に流れ出さないようにする鋳型の中に回転子鉄心１７０を保持したま丶、アルミニウムのような溶融金属をスロット１７２及び切欠き１８８に注入することにより、回転子集成体が製造される。その後、回転子鉄心１７０をブラシがけして、回転子積層板１８０の外側から過剰のアルミニウムがあれば、それを取除く。別の実施例では、最初に切欠き１８８の外側に積層板材料の薄い壁を回転子鉄心１７０に形成することにより、回転子集成体が製造される。その後、スロット１７２及び切欠き１８８に溶融したアルミニウムを注入する。次に切欠き１８８の外側にある積層板材料の薄い壁を取除き、スロット１７２及び切欠き１８８が開放スロットを形成するようにする。
【００２６】
図１３は第７の実施例の回転子鉄心２００の拡大部分図であり、図１４は鉄心２００の簡略斜視図である。鉄心２００がスキューしているスロット２０２を持っている。スロット２０２は半径方向内側部分２０４と第１及び第２のスキュー部分２０６及び２０８を有する。鉄心２００は外側周縁２１２を持つ複数個の積層板２１０をも含む。第１組２１４の回転子積層板２１０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分２０６を持つ複数個のスロット２０２を持ち、第２組２１６の回転子積層板２１０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分２０８を持つ複数個のスロット２０２を有し、第３組２１８の回転子積層板２１０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分２０６を持つ複数個のスロット２０２を有する。
【００２７】
更に鉄心２００が外側周縁２１２に開放端を持つ複数個の切欠き２２０を含む。図１３及び１４に示す実施例では、各々の切欠き２２０が回転子鉄心２００の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き２２０が夫々１つのスロット２０２と同長である。切欠き２２０とスロット２０２の間に伸びる積層板材料の架橋部がなく、切欠き２２０は略矩形の断面形を有する。図１３に示すように、第１の切欠き２２２が第１のスキュー部分２０６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き２２４が第２のスキュー部分２０８と実質的に整合してそれと同長である。永久磁化可能な材料２２６が切欠き２２２及び２２４内に配置される。
【００２８】
上に述べた回転子鉄心の色々な変更が可能である。例えば、所望の動作特性に応じて、追加の組の回転子積層板を加えることが出来る。更に、スロットの特定の寸法は、所望の動作特性が得られるように選ぶことが出来る。このようなスロットの寸法は、例えば、この出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第５、６４０、０６４号に記載されており、この米国特許の全体をここで引用することによってこの出願に取入れる。分割磁石回転子に関するこの他の詳細は、例えば、この出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第５、５４８、１７２号に記載されており、この米国特許の全体もここで引用することによってこの出願に取入れる。上に述べた回転子鉄心は、回転子積層板の外側周縁に配置された切欠きを設けずに製造することが出来る。それでも、回転子バー・スロットは階段形スキューを持ち、回転子バー・スロットは開放スロットでも密閉スロットでもよい。
【００２９】
図１５は、上に述べた何れの回転子Ｒを用いても良い電動機２５０を示す。電動機２５０が電動機端蓋２５４及び２５６を固着したハウジング２５２を含む。電動機端蓋２５４及び２５６が、軸受集成体２６２及び２６４に対する支持体２５８及び２６０を含む。回転子軸Ｓが軸受集成体２６２及び２６４と同軸に整合していて、端蓋２５４、２５６に形成された開口２６６及び２６８を通抜ける。
【００３０】
電動機２５０は、固定子鉄心２７２及び固定子巻線２７４を持つ固定子２７０をも含む。固定子巻線２７４が始動巻線及び第１及び第２の主巻線を含む。第１の巻線は第１の少ない数の磁極を形成するように巻装され、第２の主巻線は第２の更に多い数の磁極を形成するように巻装される。始動巻線は、第１の主巻線の極数と等しい数の磁極を形成するように巻装する。固定子鉄心２７２が固定子中孔２７６を形成している。回転子軸Ｓが、固定子鉄心２７２と同軸に同心に配置されており、回転子鉄心ＲＣが回転子軸Ｓと同心に位置ぎめされている。
【００３１】
鎖線で示すスイッチング装置２７８が端蓋２５４に取付けられる。１形式では、スイッチング装置２７８が可動の機械的なアーム２８０を含む。遠心力応答集成体２８２が、やはり鎖線で示されているが、回転子軸Ｓに取付けられ、機械的なアーム２８０と係合するプッシュ・カラー２８４を持っている。プッシュ・カラー２８４が回転子軸Ｓに摺動自在に装着されている。集成体２８２が、回転子軸Ｓに固定された荷重アーム及びばね（詳しくは示していない）をも含む。荷重アームは、回転子速度が予定の速度を超えるとき、第１の位置から第２の位置へ移動するように較正されている。荷重アームが第２の位置へ移動するとき、プッシュ・カラー２８４も第１の位置から第２の位置へ移動する。その結果、スイッチング装置２７８の機械的なアーム２８０が第１の位置から第２の位置へ移動し、これによってスイッチング装置２７８が第１の回路を閉じる位置から第２の回路を閉じる位置へ切替わる。スイッチング装置２７８が、ある用途では（アーム２８０なしに）別個に利用され、スイッチング装置２７８及び集成体２８２が他の用途では組み合わせて利用される。始動及び主巻線の付勢を制御する為に使われるスイッチは周知である。電動機２５０に利用することが出来る同期スイッチング装置及び方法が、例えば、１９９８年３月１３日に出願された米国特許出願通し番号０９／０４２、３７４に記載されており、この全体をここで引用することによってこの出願に取入れる。
【００３２】
特定の１実施例では、第１の主固定子巻線は、４極を形成するように巻装され、第２の主固定子巻線は６極を形成するように巻装される。電動機回転子永久磁石Ｍは、６極を形成するように磁化される。スイッチング装置２７８が炉制御装置のような外部制御装置に結合される。この特定の用途では、遠心力応答集成体２８２を利用しない。スイッチング装置２７８は、高燃焼モードで第１の主巻線が付勢されるようにし、低燃焼モードで第２の主固定子巻線が付勢されるようにする。
【００３３】
動作について説明すると、電動機が始動するとき、固定子始動巻線及び第１の主巻線が付勢される。これらの巻線によって発生された磁界が、電動機回転子Ｒのかご形導体Ｃに電流を誘起し、これらの巻線及び導体Ｃの磁界が結合されて、回転子Ｒが回転し始める。始動巻線及び第１の主巻線は４極を形成するから、これらの巻線の磁界は、６極を形成する構成になっている回転子の永久磁石Ｍの磁界と有効に結合されない。
【００３４】
一旦回転子Ｒが十分な速度になったら、始動巻線を脱勢する。炉を高燃焼モードで運転する場合、スイッチング装置２７８は第１の主巻線が付勢されたま丶でいるようにする。その結果、電動機２５０は比較的高速の４極動作モードで誘導電動機として動作する。しかし、炉が低燃焼モードで運転される場合、スイッチング装置２７８が第２の主巻線を付勢し、第１の主巻線は脱勢される。その結果、回転子速度が下がる。
【００３５】
回転子速度が６極同期速度、即ち１２００ ｒｐｍに等しくなると、回転子永久磁石Ｍの磁界が第２の主巻線によって発生された磁界と結合され、「ロック」される。このとき回転子Ｒは、実質的に６極形式の同期速度、即ち、１２００ ｒｐｍで回転する。炉をこの後で高燃焼モードで運転する必要がある場合、スイッチング装置２７８が第１の主巻線を付勢し、第２の主巻線を脱勢する。そのとき電動機２５０は誘導電動機として動作し、回転子速度が高くなる。
【００３６】
別の用例では、上に述べた実施例の場合のように、第１の主固定子巻線が４極を形成するように巻装され、第２の主固定子巻線が６極を形成するように巻装される。電動機回転子永久磁石Ｍは６極を形成するように磁化される。この特定の用例では、電動機２５０が単一速度電動機として動作する。遠心力応答集成体２８２を利用し、回転子速度が１２００ ｒｐｍ、即ち、６極同期速度を超えるとき、第１の位置から第２の位置へ移動するように較正する。スイッチング装置２７８が第１の回路を閉じる位置にあるとき、第１の主巻線が付勢される、即ち、少極モードになる。装置２７８が第２の回路を閉じる位置にあるとき、第２の主巻線が付勢される、即ち、多極モードになる。遠心力応答装置は周知であって、その何れもこの出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第４、７２６、１１２号及び同第４、８５６、１８２号に詳しく記載されている。
【００３７】
動作について説明すると、電動機が始動するとき、スイッチング装置２７８が第１の回路を閉じる位置にあり、第１の主巻線及び始動巻線が付勢される。これらの巻線によって発生された磁界が、電動機回転子Ｒのかご形導体Ｃに電流を誘起する。これらの巻線及び導体子の２次導体Ｃの磁界が結合されて回転子が回転し始める。始動巻線及び第１の主巻線は４極を形成するように付勢されるから、これらの巻線の磁界は、６極を形成するように磁化された永久磁石Ｍの磁界と有効に結合されない。
【００３８】
一旦回転子Ｒの速度が１２００ ｒｐｍを越えると、集成体２８２の荷重アームがプッシュ・カラー２８４を第２の位置へ移動させる。プッシュ・カラー２８４が機械的なアーム２８０を第２の位置へ移動させ、スイッチング装置２７８が第２の回路を閉じる位置へ切換わる。その後、第２の主巻線を付勢する。その結果、回転子Ｒの速度が下がる。回転子速度が６極同期速度、即ち、１２００ ｒｐｍに等しくなると、回転子永久磁石Ｍの磁界が第２の主巻線によって発生された磁界と結合され、「ロック」される。このとき、回転子Ｒは実質的に６極形式の同期速度、即ち、１２００ ｒｐｍで回転する。前に述べたように、回転子Ｒは、同期速度に「押込まれる」のではなくて、同期速度に「引込まれる」又は「惰走」する。回転子Ｒが同期速度に惰走することが出来るようにすることは、公知の線路始動同期交流電動機で典型的である極数の少ない誘導巻線を用いて、回転子Ｒを同期速度に「押込」もうとするよりも、ずっと容易である。分割磁石電動機の始動及び運転に関してこの他の詳細は、例えば、この出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第５、７５８、７０９号に記載されており、この米国特許をここで引用することによってその全体をこの出願に取入れる。
【００３９】
図１５に示す電動機２５０の種々の変形が可能であり、考えられる。例えば、電動機２５０は、２極／４極電動機、６極／８極電動機、又は他のある２モード電動機として運転されるように構成することが出来る。勿論、軸受集成体２６２及び２６４の形式及び電動機枠のような電動機２５０の特定の構造も変えることが出来る。１つの速度を持つ装置で、遠心力応答スイッチ以外のスイッチを用いることが出来る。例えば、固定子２７０に装着された回転子速度センサ及びスイッチ又は光学式制御装置を利用することが出来る。
【００４０】
回転子Ｒの製造及び組立てについて言うと、積層板は鋼で打抜いて作る。周知のように、各々の積層板は、その上に絶縁材料の被覆が形成されるように、アニール又はその他の方法で処理することが出来る。その後、積層板を例えば２組に分けて、所望の高さまで積重ね、回転子鉄心を形成する。回転子積層板は、スロットの半径方向内側部分を整合し、第１組のスキュー部分が第２組のスキュー部分からずれるように積重ねる。
【００４１】
一旦積層板が選ばれた高さに積重ねられて上に述べたように整合させられたら、例えば、射出成型方法を用いて、回転子鉄心の外側周縁の切欠き内に永久磁石Ｍを形成し又は配置する。特に、射出成型を用いて、磁石をネオジミウム鉄から形成することが出来る。射出成型に適当な形のネオジミウム鉄が、インディアナ州アンダーソン所在のゼネラル・モーターズのマグナクエンチ部門から商業的に入手出来る。この代りに、押出成型、鋳込み及び焼結方法のような代りの方法を用いて磁石Ｍを製造し、その後回転子鉄心に固定することが出来る。
【００４２】
次に、アルミニウム・ダイカスト方法を使って、かご形導体Ｃ及び回転子末端リングＥＲが形成される。次に、各々の積層板と末端リングの整合させた開口に回転子軸Ｓを挿入する。回転子軸Ｓは、例えば溶接により、末端リングに固定する。その後磁石Ｍを磁化することが出来る。回転子及び電動機の組立てに関して更に詳しいことは、この出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第４、７２６、１１２号及び同第５、５４８、１７２号に記載されている。
【００４３】
上に述べた分割磁石回転子は、螺旋形スキューではなく、階段形スキューを持っており、階段形スキューは、回転子に挿入することが出来る真っ直ぐな磁石部分を使うことが出来るようにし、こうして回転子ケージを螺旋に作る必要がなくなる。階段形スキューは、回転子スロットの高次高調波を減結合するのに有効である。更に、回転子は開放スロットを持つことが出来、この為、少なくとも開放スロット形式のとき、回転子は回転子の架橋部の飽和が生じない。
【００４４】
この発明を種々の特定の実施例について説明してきたが、当業者であれば、この発明の範囲内で、この発明に種々の変更を加えることが出来ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第１の実施例の拡大部分図。
【図２】
図１に示した回転子鉄心の斜視図。
【図３】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第２の実施例の拡大部分図。
【図４】
図３に示した回転子鉄心の斜視図。
【図５】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第３の実施例の拡大部分図。
【図６】
図５に示した回転子鉄心の斜視図。
【図７】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第４の実施例の拡大部分図。
【図８】
図７に示した回転子鉄心の斜視図。
【図９】
スキューしている開放スロットを持つ回転子鉄心の第５の実施例の拡大部分図。
【図１０】
図９に示した回転子鉄心の斜視図。
【図１１】
スキューしている開放スロットを持つ回転子鉄心の第６の実施例の拡大部分図。
【図１２】
図１１に示した回転子鉄心の斜視図。
【図１３】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第７の実施例の拡大部分図。
【図１４】
図１３に示した回転子鉄心の斜視図。
【図１５】
電動機の部分断面図。[0001]
[Relationship with related applications]
This application benefits from US Provisional Application No. 60 / 090,773, filed June 26, 1998.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates generally to motors, and more particularly, to line-start magnetic salient-pole rotor AC motors.
[0003]
The track starting permanent magnet motor has a permanent magnet and an induction car. The induction cage allows starting with a normal AC power supply and the permanent magnets improve the efficiency of the motor. Such a rotor may be referred to as a split magnet rotor.
[0004]
In one example, the split magnet rotor includes a rotor core, a rotor shaft, a permanent magnetized portion, and a secondary conductor. The rotor shaft passes through the rotor core and is coaxial with the rotation axis of the rotor core. The secondary conductor also passes through the rotor core and is disposed axially with respect to the rotor shaft. Such secondary conductors are offset from the outer or peripheral edge of the rotor core and are connected at both ends of the core by end rings. A notch in the outer periphery of the rotor core is typically radially aligned with at least one secondary conductor. A permanent magnet is located in the notch and the permanent magnet is magnetized to form a selected number of magnetic poles.
[0005]
The squirrel-cage rotor bar is typically skewed to decouple the higher harmonics of the stator slots. This skew arrangement is achieved by slightly rotating the rotor laminates relative to each other so that the passages formed by the overlapping slots of the rotor laminates are generally spiral. In the split magnet rotor, it is difficult to arrange the skew of the laminated plate. In particular, certain magnetic materials that can be used for permanent magnets are brittle and do not allow such a skew arrangement.
[0006]
In addition, open slot rotors generally have advantages over closed slot rotors. In a hermetically sealed slot rotor, the magnetic flux passes through the bridge (i.e., the area of iron that is more outside the rotor diameter than the rotor bar) and saturates the bridge depending on the rotor current. The current level at which the bridge saturates passes four times per cycle, causing temporal harmonics in the stator current. These temporal harmonics have the basic function of forcing some sort of noise. Leakage flux, which causes saturation of the bridge, reduces the torque generated by the machine at that current level, thereby increasing the losses associated with current flow at a given torque. The open slot rotor does not create a high permeability path for this component of the leakage flux. However, rotating slot rotors are typically more difficult to manufacture than sealed slot rotors.
[0007]
It is desirable to provide a split magnet rotor that has permanent magnets but decouples higher harmonics of the stator slots. It is further desirable to provide such a rotor that does not cause saturation of the rotor bridge.
[0008]
BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
In embodiments of the present invention, the split magnet rotor includes a stepped skew instead of a spiral skew. The stepped skew allows the use of a straight magnet portion that can be inserted into a notch in the rotor core, thus eliminating the need to make a spiral in the rotor cage. The step skew is effective in decoupling higher harmonics of the stator slots. Further, the stepped skew rotor, in some embodiments, includes open slots so that the rotor does not experience saturation of the rotor bridge.
[0009]
The split magnet rotor includes a rotor core, a rotor shaft, a permanent magnet portion, and a secondary conductor. The rotor shaft passes through the rotor core and is coaxial with the rotor axis of the rotor core.
[0010]
The rotor core includes at least two sets of rotor laminates in the stack. The slots in the first set of laminates have skew portions that extend laterally in a first direction, and the slots in the second set of laminates are laterally oriented in a second direction opposite to the first direction. It has a skew that extends to The radially inner portions of the corresponding slots of the first and second sets of rotor laminates overlap one another. This form forms a stepped skew.
[0011]
A notch or channel extends from the outer diameter (OD) of the rotor laminate to the skew portion of each slot. The notch extends in the axial direction and the permanent magnet is located in the notch. Specifically, a straight magnet portion of permanent magnetized material is inserted into the notch. The straight magnet portions are magnetized to form a selected number of magnetic poles. A secondary conductor passes through a slot in the rotor core and is disposed axially with respect to the rotor axis. The secondary conductor is offset from the outer or peripheral edge of the rotor core and is connected by end rings at both ends of the core.
[0012]
The split magnet rotor described above has a stepped skew instead of a spiral skew. The step skew allows the use of a straight magnet portion that can be inserted into the rotor, thus eliminating the need to spiral the rotor cage. The step skew is effective in decoupling higher harmonics of the stator slots. In addition, the rotor has open slots so that the rotor does not saturate the rotor bridge.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, various embodiments of the split magnet step type skew rotator will be described in detail. These rotors can be used for many different motor types, including many different stator types. Generally, split magnet stepped skew rotors include a cage with permanent magnets fixed to the outer periphery of the rotor laminate. The stepped skew allows the use of a straight part of the permanent magnet instead of requiring the permanent magnet to be skewed. This type of rotor allows the use of straight magnetic parts due to the step skew, but is still effective at decoupling the higher harmonics of the rotor slot, thus producing a split magnet rotor. To facilitate. Further, in some embodiments, the rotor has an open slot so that the rotor does not cause saturation of the rotor bridge.
[0014]
1 is an enlarged partial view of the first embodiment of the rotor core 20, and FIG. 2 is a simplified perspective view of the iron core 20. The schematics shown here are only to illustrate the different types of permanent magnets for the rotor core, and do not exemplify the respective aspects of the core. The iron core 20 has a skewed slot 22. Slot 22 has a radially inner portion 24 and first and second skew portions 22 and 28. The core 20 also has a plurality of laminates 30 having an outer periphery 32. The first set of rotor laminates 30 has a plurality of slots 22 with skew portions 26 extending in a first direction, and the second set of rotor laminates 30 has a second set of rotor laminates 30 extending in a second direction. It has a plurality of slots 22 with two skew portions 28.
[0015]
Further, the iron core 20 has a plurality of notches 38 having an open end on the outer peripheral edge 32. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, each notch 38 extends axially with respect to the central axis of the rotor core 20, and each notch 38 is the same length as one slot 22. There is no bridging of the laminate material extending between the notch 38 and the slot 22 and the notch 38 has a substantially rectangular cross-section. As shown in FIG. 1, a first notch 40 is substantially aligned with and the same length as the first skew portion and 26, and a second notch 42 is substantially aligned with the second skew portion 28. Are consistently the same length. Permanently magnetizable material 44 is disposed within notches 40, 42.
[0016]
FIG. 3 is an enlarged partial view of the rotor core 50 of the second embodiment, and FIG. 4 is a simplified perspective view of the iron core 50. The iron core 50 has a skewed slot 52. Slot 52 has a radially inner portion 54 and first and second skew portions 56 and 58. Further, the iron core 50 has a plurality of laminated plates 60 having an outer peripheral edge 62. A first set 64 of rotor laminations 60 has a plurality of slots 52 with a first skew portion 56 extending in a first direction, and a second set 66 of rotor laminations 60 in a second direction. A plurality of slots 52 having a second skew portion 58 extending therethrough.
[0017]
Further, the iron core 50 has a plurality of notches 68 having open ends on the outer peripheral edge 62. In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, each notch 68 extends axially with respect to the central axis of the rotor core 50 and along the entire length of the core 50. A bridge 70 of laminate material extends between each notch 68 and a respective slot 52. The notches 68 have a generally rectangular cross-section, each notch 68 being substantially aligned with the radial axis of the radially inner portion 54 of one slot. Permanently magnetizable material 72 is disposed within notch 68.
[0018]
FIG. 5 is an enlarged partial view of the rotor core 80 of the third embodiment, and FIG. 6 is a simplified perspective view of the core 80. Iron core 80 has skewed slots 82. Slot 82 has a radially inner portion 84 and first and second skew portions 86 and 88. The core 80 also has a plurality of laminates 90 having an outer periphery 92. A first set 94 of rotor laminations 90 has a plurality of slots 82 with a first skew portion 86 extending in a first direction, and a second set 96 of rotor laminations 90 extends in a second direction. It has a plurality of slots 82 with a second skew portion 88.
[0019]
Further, the core 80 has a plurality of notches 98 having open ends at the outer peripheral edge 92. In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, each notch 98 extends axially with respect to the central axis of the rotor core 80, and each notch 98 is the same length as one slot 82. A bridge 100 of laminate material extends between the notch 98 and the slot 82, the notch 98 having a generally rectangular cross-section. As shown in FIG. 5, the first notch 102 is substantially aligned with and equal to the first skew portion 86, and the second notch 104 is substantially aligned with the second skew portion 88. , And the same length. Permanently magnetizable material 106 is disposed within notch 98.
[0020]
FIG. 7 is an enlarged partial view of the rotor core 110 of the fourth embodiment, and FIG. 8 is a simplified perspective view of an element of the core 110. The core 110 has a skewed slot 112. Slot 112 has a radially inner portion 114 and first and second skew portions 116 and 118. The core 110 also includes a plurality of laminates 120 having an outer periphery 122. A first set 124 of rotor laminations 120 has a plurality of slots 112 with a first skew portion 116 extending in a first direction, and a second set 126 of rotor laminations 120 includes a second set of rotor laminations 120. It has a plurality of slots 112 with a second skew portion 118 extending in the direction.
[0021]
Further, the iron core 110 includes a plurality of notches 128 having an open end on the outer peripheral edge 122. In the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, each notch 128 extends axially with respect to the central axis of rotor core 110, and each notch 128 extends along the entire length of core 110. A bridge 130 of laminate material extends between the notch 128 and the slot 112, the notch 128 having a generally rectangular cross-sectional shape. As shown in FIG. 7, the first notch 130 is substantially aligned with and the same length as the first skew portion 116, and the second notch 132 is substantially aligned with the second skew portion 118. Is the same length as that. Permanently magnetizable material 134 is disposed within notch 128.
[0022]
FIG. 9 is an enlarged partial view of the rotor core 140 according to the fifth embodiment, and FIG. 10 is a simplified perspective view of the iron core 140. Iron core 140 includes a skewed slot 142. Slot 142 includes a radially inner portion 144 and first and second skew portions 146 and 148. The iron core 140 also has a plurality of laminates 150 having an outer periphery 142. A first set 154 of rotor laminations has a plurality of slots 142 with a first skew portion 146 extending in a first direction, and a second set 156 of rotor laminations 150 in a second direction. It has a plurality of slots 142 with a second skew portion 148 that extends.
[0023]
Further, the iron core 140 includes a plurality of notches 158 having an open end on the outer periphery 152. In the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, each notch 158 extends axially with respect to the central axis of rotor core 140, and each notch 158 is the same length as one slot 142. A bridge 160 of laminate material extends between the notch 158 and the slot 142, and the notch 148 has an irregular cross-section. As shown in FIG. 9, the first notch 161 is substantially aligned with and the same length as the first skew portion 146, and the second notch 162 is substantially aligned with the second skew portion 148. Is consistent with and of the same length. Notch 158 is open and has no permanent magnet. For this reason, the rotor core 140 is an open slot rotor.
[0024]
FIG. 11 is an enlarged partial view of a rotor core 170 according to the sixth embodiment, and FIG. 12 is a simplified perspective view of the core 170. Iron core 170 has skewed slots 172. Slot 172 includes a radially inner portion 174 and first and second skew portions 176 and 178. Iron core 170 also includes a plurality of laminates 180 having an outer periphery 182. A first set 184 of rotor laminations 180 has a plurality of slots 172 with a first skew portion 176 extending in a first direction, and a second set 186 of rotor laminations 180 in a second direction. It has a plurality of slots 172 having a second skew portion 178 extending therefrom.
[0025]
Further, the iron core 170 includes a plurality of notches 188 having an open end on the outer periphery 182. In the embodiment shown in FIGS. 11 and 12, each notch 188 extends axially with respect to the central axis of the rotor core 170, and each notch 188 is the same length as a respective one of the slots 172 in the core. There is no bridge of laminate material extending between notch 188 and slot 172, and notch 188 has an irregular cross-section. As shown in FIG. 11, first notch 190 is substantially aligned with and equal to first skew portion 176, and second notch 192 is substantially aligned with second skew portion 178. Is consistent with and of the same length. Notch 188 is open and has no permanent magnet. Accordingly, rotor core 170 is an open slot rotor. In one embodiment, molten metal, such as aluminum, is injected into slot 172 and notch 188 while retaining rotor core 170 in a mold that prevents molten aluminum from flowing freely out of notch 188. By doing so, a rotor assembly is manufactured. Thereafter, the rotor core 170 is brushed to remove any excess aluminum from the outside of the rotor laminate 180. In another embodiment, the rotor assembly is manufactured by first forming a thin wall of laminate material on rotor core 170 outside of notch 188. After that, molten aluminum is injected into the slot 172 and the notch 188. The thin wall of laminate material outside cutout 188 is then removed, such that slot 172 and cutout 188 form an open slot.
[0026]
FIG. 13 is an enlarged partial view of the rotor core 200 according to the seventh embodiment, and FIG. 14 is a simplified perspective view of the core 200. Iron core 200 has a skewed slot 202. Slot 202 has a radially inner portion 204 and first and second skew portions 206 and 208. The core 200 also includes a plurality of laminates 210 having an outer periphery 212. A first set 214 of rotor laminations 210 has a plurality of slots 202 having a first skew portion 206 extending in a first direction, and a second set 216 of rotor laminations 210 in a second direction. The third set 218 includes a plurality of slots 202 having a first skew portion 206 extending in a first direction. Having.
[0027]
Further, the core 200 includes a plurality of notches 220 having an open end on the outer periphery 212. In the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, each notch 220 extends axially with respect to the central axis of the rotor core 200, and each notch 220 is the same length as one slot 202. There is no bridge of laminate material extending between the notch 220 and the slot 202, and the notch 220 has a substantially rectangular cross-sectional shape. As shown in FIG. 13, the first notch 222 is substantially aligned with and the same length as the first skew portion 206 and the second notch 224 is substantially aligned with the second skew portion 208. Is the same length as that. Permanently magnetizable material 226 is disposed within notches 222 and 224.
[0028]
Various modifications of the rotor core described above are possible. For example, additional sets of rotor laminates can be added depending on the desired operating characteristics. In addition, the particular dimensions of the slot can be chosen to achieve the desired operating characteristics. The dimensions of such a slot are described, for example, in US Pat. No. 5,640,064, assigned to the assignee of the present application, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Take in. Additional details regarding the split magnet rotor are described, for example, in U.S. Pat. No. 5,548,172, assigned to the assignee of the present application, the entirety of which is incorporated herein by reference. Incorporated in this application. The rotor core described above can be manufactured without providing notches located on the outer periphery of the rotor laminate. Nevertheless, the rotor bar slots have a stepped skew and the rotor bar slots may be open or closed slots.
[0029]
FIG. 15 shows a motor 250 that may use any of the rotors R described above. The motor 250 includes a housing 252 to which the motor end lids 254 and 256 are secured. Motor end covers 254 and 256 include supports 258 and 260 for bearing assemblies 262 and 264, respectively. Rotor shaft S is coaxially aligned with bearing assemblies 262 and 264 and passes through openings 266 and 268 formed in end covers 254,256.
[0030]
Motor 250 also includes a stator 270 having a stator core 272 and a stator winding 274. Stator winding 274 includes a starting winding and first and second main windings. The first winding is wound to form a first smaller number of magnetic poles and the second main winding is wound to form a second, higher number of magnetic poles. The starting winding is wound to form a number of magnetic poles equal to the number of poles of the first main winding. A stator core 272 forms a stator bore 276. The rotor shaft S is coaxially disposed concentrically with the stator core 272, and the rotor core RC is positioned concentrically with the rotor shaft S.
[0031]
A switching device 278 shown by a chain line is attached to the end cover 254. In one form, switching device 278 includes a movable mechanical arm 280. A centrifugal response assembly 282, also shown in phantom, has a push collar 284 mounted on the rotor shaft S and engaging a mechanical arm 280. A push collar 284 is slidably mounted on the rotor shaft S. Assembly 282 also includes a load arm and spring (not shown in detail) fixed to rotor axis S. The load arm is calibrated to move from the first position to the second position when the rotor speed exceeds a predetermined speed. As the load arm moves to the second position, the push collar 284 also moves from the first position to the second position. As a result, the mechanical arm 280 of the switching device 278 moves from the first position to the second position, thereby switching the switching device 278 from the position closing the first circuit to the position closing the second circuit. . Switching device 278 is utilized separately (without arm 280) in some applications, and switching device 278 and assembly 282 are utilized in combination in other applications. Switches used to control starting and energization of the main winding are well known. Synchronous switching devices and methods that can be used with motor 250 are described, for example, in U.S. Patent Application Serial No. 09 / 042,374, filed March 13, 1998, which is hereby incorporated by reference in its entirety. By this application.
[0032]
In one particular embodiment, the first main stator winding is wound to form four poles and the second main stator winding is wound to form six poles. The motor rotor permanent magnet M is magnetized to form six poles. Switching device 278 is coupled to an external control device, such as a furnace control device. In this particular application, no centrifugal response assembly 282 is utilized. The switching device 278 causes the first main winding to be energized in the high combustion mode and the second main stator winding to be energized in the low combustion mode.
[0033]
In operation, when the motor starts, the stator starting winding and the first main winding are energized. The magnetic field generated by these windings induces a current in the cage conductor C of the motor rotor R, and the magnetic fields of these windings and the conductor C are coupled and the rotor R starts to rotate. Since the starting winding and the first main winding form four poles, the magnetic field of these windings is not effectively coupled with the magnetic field of the permanent magnet M of the rotor, which is configured to form six poles.
[0034]
Once the rotor R has reached a sufficient speed, the starting winding is de-energized. When operating the furnace in the high combustion mode, the switching device 278 keeps the first main winding energized. As a result, motor 250 operates as an induction motor in a relatively high-speed four-pole operating mode. However, when the furnace is operated in the low burn mode, the switching device 278 activates the second main winding and the first main winding is deenergized. As a result, the rotor speed decreases.
[0035]
When the rotor speed equals the six-pole synchronous speed, i.e., 1200 rpm, the magnetic field of the rotor permanent magnet M is combined and "locked" with the magnetic field generated by the second main winding. At this time, the rotor R rotates at a substantially six-pole synchronous speed, that is, 1200 rpm. If the furnace subsequently needs to be operated in the high combustion mode, the switching device 278 activates the first main winding and deenergizes the second main winding. At that time, the motor 250 operates as an induction motor, and the rotor speed increases.
[0036]
In another example, the first main stator winding forms four poles and the second main stator winding forms six poles, as in the embodiment described above. It is wound so that it does. The motor rotor permanent magnet M is magnetized to form six poles. In this particular application, motor 250 operates as a single speed motor. The centrifugal response assembly 282 is used to calibrate to move from the first position to the second position when the rotor speed exceeds 1200 rpm, i.e., six-pole synchronous speed. When the switching device 278 is in the position to close the first circuit, the first main winding is energized, i.e., in the low pole mode. When device 278 is in the position to close the second circuit, the second main winding is energized, i.e., in multi-pole mode. Centrifugal responsive devices are well known and are described in detail in U.S. Patent Nos. 4,726,112 and 4,856,182, all of which are assigned to the assignee of the present application.
[0037]
In operation, when the motor starts, the switching device 278 is in a position to close the first circuit, and the first main winding and the starting winding are energized. The magnetic field generated by these windings induces a current in the cage conductor C of the motor rotor R. The magnetic fields of these windings and the secondary conductor C of the conductor are combined, and the rotor starts to rotate. Since the starting winding and the first main winding are energized to form four poles, the magnetic fields of these windings effectively combine with the magnetic field of the permanent magnet M magnetized to form six poles. Not combined.
[0038]
Once the speed of the rotor R exceeds 1200 rpm, the load arm of the assembly 282 moves the push collar 284 to the second position. Push collar 284 moves mechanical arm 280 to a second position, and switching device 278 switches to a position to close the second circuit. Thereafter, the second main winding is energized. As a result, the speed of the rotor R decreases. When the rotor speed equals the six-pole synchronous speed, i.e., 1200 rpm, the magnetic field of the rotor permanent magnet M is combined and "locked" with the magnetic field generated by the second main winding. At this time, the rotor R rotates at a substantially six-pole synchronous speed, that is, 1200 rpm. As mentioned earlier, the rotor R "pulls" or "coasts" to the synchronous speed, rather than "pushs" to the synchronous speed. Allowing the rotor R to coast to synchronous speed is accomplished by using a low-pole induction winding typical of known line-start synchronous AC motors to bring rotor R to synchronous speed. It's much easier than trying to "push". Additional details regarding starting and running a split magnet motor are described, for example, in U.S. Pat. No. 5,758,709, assigned to the assignee of the present application, which is hereby incorporated by reference. The entirety of which is incorporated into this application.
[0039]
Various modifications of the motor 250 shown in FIG. 15 are possible and conceivable. For example, motor 250 may be configured to operate as a 2-pole / 4-pole motor, a 6-pole / 8-pole motor, or some other two-mode motor. Of course, the type of bearing assemblies 262 and 264 and the particular structure of the motor 250, such as the motor frame, can also vary. Switches other than the centrifugal force responsive switch can be used with a single speed device. For example, a rotor speed sensor and a switch mounted on the stator 270 or an optical control device can be used.
[0040]
Regarding the manufacture and assembly of the rotor R, the laminate is made by stamping with steel. As is well known, each laminate can be annealed or otherwise treated such that a coating of insulating material is formed thereon. Thereafter, the laminated plates are divided into, for example, two sets and stacked to a desired height to form a rotor core. The rotor laminates are stacked such that the radially inner portions of the slots are aligned and the first set of skews is offset from the second set of skews.
[0041]
Once the laminates are stacked at the selected height and aligned as described above, a permanent magnet M is formed within the notch on the outer periphery of the rotor core using, for example, an injection molding method. Or place. In particular, the magnet can be formed from neodymium iron using injection molding. Neodymium iron in a form suitable for injection molding is commercially available from the Magna Quench division of General Motors, Anderson, Indiana. Alternatively, the magnet M can be manufactured using alternative methods such as extrusion, casting and sintering methods and then fixed to the rotor core.
[0042]
Next, the cage conductor C and the rotor end ring ER are formed using the aluminum die casting method. Next, the rotor shaft S is inserted into the aligned openings of each laminate and the end ring. The rotor shaft S is fixed to the terminal ring by, for example, welding. Thereafter, the magnet M can be magnetized. Further details regarding rotor and motor assembly are set forth in U.S. Patent Nos. 4,726,112 and 5,548,172, assigned to the assignee of the present application.
[0043]
The split magnet rotor described above has a stepped skew instead of a spiral skew, which allows the use of a straight magnet part that can be inserted into the rotor, thus There is no need to make the rotor cage spiral. The step skew is effective in decoupling higher harmonics of the rotor slot. In addition, the rotor can have open slots, so that the rotor does not saturate at least the rotor bridge, at least in the open slot configuration.
[0044]
Although the present invention has been described in terms of various specific embodiments, those skilled in the art will recognize that various changes may be made to the invention without departing from the scope of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 4 is an enlarged partial view of the first embodiment of the rotor core with skewed slots.
FIG. 2
FIG. 2 is a perspective view of the rotor core shown in FIG. 1.
FIG. 3
FIG. 4 is an enlarged partial view of a second embodiment of a rotor core with skewed slots.
FIG. 4
FIG. 4 is a perspective view of the rotor core shown in FIG. 3.
FIG. 5
FIG. 4 is an enlarged partial view of a third embodiment of a rotor core with skewed slots.
FIG. 6
FIG. 6 is a perspective view of the rotor core shown in FIG. 5.
FIG. 7
FIG. 7 is an enlarged partial view of a fourth embodiment of a rotor core with skewed slots.
FIG. 8
FIG. 8 is a perspective view of the rotor core shown in FIG. 7.
FIG. 9
FIG. 11 is an enlarged partial view of a fifth embodiment of the rotor core with skewed open slots.
FIG. 10
FIG. 10 is a perspective view of the rotor core shown in FIG. 9.
FIG. 11
FIG. 16 is an enlarged partial view of a sixth embodiment of a rotor core having skewed open slots.
FIG.
FIG. 12 is a perspective view of the rotor core shown in FIG. 11.
FIG. 13
FIG. 14 is an enlarged partial view of a seventh embodiment of the rotor core with skewed slots.
FIG. 14
FIG. 14 is a perspective view of the rotor core shown in FIG. 13.
FIG.
Partial sectional view of an electric motor.