JP5143166B2 - Single-phase induction motor and hermetic compressor - Google Patents
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Description
この発明は、二種類以上の導電性材料が充填された回転子スロットを有する単相誘導電動機に関する。また、その単相誘導電動機を搭載した密閉型圧縮機に関する。 The present invention relates to a single-phase induction motor having a rotor slot filled with two or more kinds of conductive materials. The present invention also relates to a hermetic compressor equipped with the single-phase induction motor.
従来、かご形回転子のスロット高調波による振動や騒音を低減させることを目的として、円形の薄鉄板の外周に複数の歯部を設け、この歯部の幅を徐々に変化させて、スロット間隔が徐々に小さくなるように不均等にスロットが形成されるようにし、さらに円周上にスロットを不均等に設けることによる動的アンバランスを低減させるため、スロットの断面積も徐々に変化させて形成するかご形回転子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in order to reduce vibration and noise due to slot harmonics of a cage rotor, a plurality of teeth are provided on the outer periphery of a circular thin iron plate, and the width of the teeth is gradually changed to change the slot spacing. In order to reduce the dynamic imbalance caused by unevenly providing slots on the circumference, the slot cross-sectional area is also gradually changed. A cage rotor to be formed has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1のかご形回転子を単相誘導電動機に使用した場合、単相誘導電動機の始動時の固定子巻線(主巻線、補助巻線)に電流を流すことにより発生する回転磁界が楕円磁界であるため、かご形回転子の停止位置によっては、起動トルクが低くなり、起動特性が悪化する課題があった。
However, when the squirrel-cage rotor of
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電気抵抗率の低い導電性材料が充填された回転子スロットを所定の位置に連続して並べて配置することで、起動特性を改善させた単相誘導電動機及びその単相誘導電動機を用いた密閉型圧縮機を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and by arranging the rotor slots filled with the conductive material having a low electrical resistivity continuously in a predetermined position, the starting characteristics are obtained. Provided are a single-phase induction motor and a hermetic compressor using the single-phase induction motor.
この発明に係る単相誘導電動機は、所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定枚数積層して製作される固定子鉄心の内周縁に沿って形成される複数の固定子スロットに挿入される主巻線と、補助巻線とを有する固定子と、固定子の内周側に空隙を介して配置される回転子とを備えた単相誘導電動機であって、
回転子は、
所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定枚数積層して製作される回転子鉄心と、
回転子鉄心の外周縁に沿って形成されると共に導電性材料が充填される回転子スロットと、を具備し、
回転子スロットのうち電気抵抗率の低い導電性材料が充填された回転子スロットを所定の位置に所定個数連続して配置したものである。
A single-phase induction motor according to the present invention includes a main winding inserted into a plurality of stator slots formed along the inner peripheral edge of a stator core manufactured by laminating a predetermined number of electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape. A single-phase induction motor comprising a stator having a wire and an auxiliary winding, and a rotor disposed on the inner peripheral side of the stator via a gap,
The rotor is
A rotor core manufactured by laminating a predetermined number of electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape;
A rotor slot formed along the outer periphery of the rotor core and filled with a conductive material,
Among the rotor slots, a predetermined number of rotor slots filled with a conductive material having a low electrical resistivity are continuously arranged at predetermined positions.
この発明に係る単相誘導電動機は、回転子スロットのうち電気抵抗率の低い導電性材料が充填された回転子スロットを所定の位置に所定個数連続して配置することで、起動トルクを改善することができるという効果がある。 The single-phase induction motor according to the present invention improves the starting torque by continuously arranging a predetermined number of rotor slots filled with a conductive material having a low electrical resistivity among the rotor slots at a predetermined position. There is an effect that can be.
実施の形態1.
図1乃至図9は実施の形態1を示す図で、図1は単相誘導電動機100の横断面図、図2は図1のA部拡大図、図3は固定子12の横断面図、図4は固定子12の巻線20の1極分を示す図、図5は固定子鉄心12aの横断面図、図6は回転子11の横断面図、図7は回転子鉄心11aの横断面図、図8は回転子11の斜視図、図9は単相誘導電動機100の角度αに対する起動トルク特性図である。
1 to 9 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view of the single-
図1乃至図8により、単相誘導電動機100の構成を説明する。
The configuration of the single-
単相誘導電動機100は、固定子12と回転子11とを備える。
Single-
単相誘導電動機100を、以下、単にモータまたは電動機と呼ぶ場合もある。
Hereinafter, the single-
固定子12は、固定子鉄心12aと、固定子鉄心12aの固定子スロット12bに挿入される主巻線20b及び補助巻線20aとを備える。主巻線20b及び補助巻線20aには一般的に、銅線の外側に絶縁被膜が施されたマグネットワイヤなどが用いられる。
The
尚、固定子スロット12bには、巻線20(主巻線20b及び補助巻線20a)と固定子鉄心12aとの間に、電気的に絶縁を確保するために絶縁材(例えば、スロットセル、ウェッジ、セパレータ等)が挿入されるが、ここでは図示を省略している。
The
固定子鉄心12aは、板厚が0.1〜1.5mmの電磁鋼板(例えば、無方向性電磁鋼板(鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの))を所定の形状に打ち抜いた後、所定枚数軸方向(積層方向)に積層し、抜きカシメや溶接等により固定して製作される。
The
固定子鉄心12aには、内周縁に沿って固定子スロット12bが形成されている。固定子スロット12bは、周方向にほぼ等間隔に配置される。図1の例では、固定子スロット12bはすべて同じ形状であるが、一部の大きさを変更した大小スロットで構成しても良い。例えば、固定子鉄心12aの外周縁に切欠きが形成される場合には、コアバックの磁路面積を確保するために、外周縁に切欠きがある箇所の固定子スロットを、外周縁に切欠きがない箇所の固定子スロットよりも小さくする(径方向の寸法が小さい)。
図5に示すように、固定子スロット12bの間の鉄心部をティース12eという。ティース12eは、周方向の幅が略等しく径方向に延びている。図5に示す例では、ティース12eの数は、固定子スロット12bと同数の、24個である。また、固定子鉄心12aの外周部は、略円筒状のコアバック12dになっている。この略円筒状のコアバック12dから、複数(図5では、24個)のティース12eが放射状に、周方向に略等間隔に内側に延びている。
As shown in FIG. 5, the iron core part between the
固定子スロット12bは、半径方向に延在している。固定子スロット12bは、内周縁に開口している。この開口部をスロットオープニングと言う。このスロットオープニングから主巻線20b及び補助巻線20aが挿入される。図1の例では、固定子鉄心12aは、24個の固定子スロット12bを備える。但し、固定子スロット12bの数は、24個に限定されない。
The
主巻線20bは、二極の同心巻方式の巻線である。図1の例では、固定子スロット12b内の内周側(回転子11に近い側)に、主巻線20bが配置される。ここでは、同心巻方式の主巻線20bは、大きさ(特に周方向の長さ)が異なる5個(5段)のコイルから構成される。そして、それらの5個のコイルの中心が同じ位置になるように固定子スロット12bに挿入される。そのため、同心巻方式と呼ばれる。主巻線20bが5個のコイルのものを示したが、一例であって、その数は問わない。
The main winding 20b is a two-pole concentric winding. In the example of FIG. 1, the main winding 20b is disposed on the inner peripheral side (side closer to the rotor 11) in the
主巻線20bの5個のコイルを、大きい方(固定子スロット12bのスロットピッチが11のもの、図4(図3も参照)の#1〜#12(もしくは#13〜#24)に跨って巻かれるもの)から順にM1、M2(固定子スロット12bのスロットピッチが9、図4(図3も参照)の#2〜#11(もしくは#14〜#23)に跨って巻かれる)、M3(固定子スロット12bのスロットピッチが7、図4(図3も参照)の#3〜#10(もしくは#15〜#22)に跨って巻かれる)、M4(図3も参照)(固定子スロット12bのスロットピッチが5、図4(図3も参照)の#4〜#9(もしくは#16〜#21)に跨って巻かれる)、M5(固定子スロット12bのスロットピッチが3、図4(図3も参照)の#5〜#8(もしくは#17〜#20)に跨って巻かれる)とする。それら(M1〜M5コイル)の分布(巻数の分布)が略正弦波になるように選択される。主巻線20bに主巻線電流が流れた場合に発生する主巻線磁束が正弦波になるようにするためである。即ち、M1〜M5の巻数は、通常は、M1≧M2≧M3>M4>M5である。
The five coils of the main winding 20b span the larger one (
主巻線20bは、固定子スロット12b内の内周側、外周側のどちらに配置しても良い。但し、主巻線20bを固定子スロット12b内の内周側に配置すると、固定子スロット12bの外周側に配置する場合に比べて、巻線(コイル)周長が短くなる。また、主巻線20bを固定子スロット12b内の内周側に配置すると、固定子スロット12b内の外周側に配置する場合に比べて、漏れ磁束が少なくなる。よって、主巻線20bを固定子スロット12b内の内周側に配置すると、固定子スロット12b内の外周側に配置する場合に比べて、主巻線20bのインピーダンス(抵抗値、漏れリアクタンス)が小さくなる。そのため、単相誘導電動機100の特性が良くなる。
The main winding 20b may be arranged on either the inner peripheral side or the outer peripheral side in the
主巻線20bに主巻線電流を流すことで、主巻線磁束が生成される。この主巻線磁束の向きは、図1の左右方向である。前述したように、この主巻線磁束の波形ができるだけ正弦波になるように、主巻線20bの5個のコイル(M1、M2、M3、M4、M5)の巻数が選ばれる。主巻線20bに流れる主巻線電流は交流であるから、主巻線磁束も流れる主巻線電流に従って大きさと向きを変える。 A main winding magnetic flux is generated by supplying a main winding current to the main winding 20b. The direction of the main winding magnetic flux is the left-right direction in FIG. As described above, the number of turns of the five coils (M1, M2, M3, M4, M5) of the main winding 20b is selected so that the waveform of the main winding magnetic flux is as sine as possible. Since the main winding current flowing through the main winding 20b is alternating current, the magnitude and direction are changed according to the main winding current through which the main winding magnetic flux also flows.
また、固定子スロット12bには、主巻線20bと同様に同心巻方式の補助巻線20aが挿入される。図1では、補助巻線20aは、固定子スロット12b内の外側に配置されている。補助巻線20aに補助巻線電流を流すことで補助巻線磁束が生成される。この補助巻線磁束の向きは、主巻線磁束の向きに直交する(図1の上下方向)。つまり、補助巻線20aは主巻線20bに対して、90度ずれた位置に配置されている。補助巻線20aに流れる補助巻線電流は交流であるから、補助巻線磁束も電流に従って大きさと向きを変える。
Similarly to the main winding 20b, a concentric winding type auxiliary winding 20a is inserted into the
一般的には主巻線磁束と補助巻線磁束のなす角度が電気角で90度(ここでは極数が二極であるため、機械角も90度である)になるように、主巻線20bと補助巻線20aとが固定子スロット12bに挿入される。
Generally, the main winding magnetic flux and the auxiliary winding magnetic flux have an electrical angle of 90 degrees (here, the number of poles is two, so the mechanical angle is 90 degrees). 20b and the auxiliary winding 20a are inserted into the
図1の例では、補助巻線20aは大きさ(周方向の長さが特に)が異なる3個のコイルから構成される。補助巻線20aの3個のコイルを、大きい方(固定子スロット12bのスロットピッチが11のもの、図4(図3も参照)の#7〜#18(もしくは#6〜#19)に跨って巻かれるもの)から順にA1、A2(固定子スロット12bのスロットピッチが9、図4(図3も参照)の#8〜#17(もしくは#5〜#20)に跨って巻かれる)、A3(固定子スロット12bのスロットピッチが7、図4(図3も参照)の#9〜#16(もしくは#4〜#21)に跨って巻かれる)とする。その分布が、略正弦波になるように選択される。補助巻線20aに補助巻線電流が流れた場合に発生する補助巻線磁束が正弦波になるようにするためである。
In the example of FIG. 1, the auxiliary winding 20a is composed of three coils having different sizes (particularly in the circumferential direction). The three coils of the auxiliary winding 20a are extended over the larger one (
そして、それらの3個のコイル(A1、A2、A3)の中心が同じ位置になるように固定子スロット12bに挿入される。
And it inserts in the
補助巻線磁束の波形ができるだけ正弦波になるように、補助巻線20aの3個のコイル(A1、A2、A3)の巻線が選ばれる。通常は、A1>A2>A3である。 The windings of the three coils (A1, A2, A3) of the auxiliary winding 20a are selected so that the waveform of the auxiliary winding magnetic flux is as sinusoidal as possible. Usually, A1> A2> A3.
補助巻線20aと直列に運転コンデンサ(図示せず)を接続したものに主巻線20bを並列に接続させる。その両端を単相交流電源へ接続する。運転コンデンサを補助巻線20aに直列に接続することにより、補助巻線20aに流れる補助巻線電流の位相を主巻線20bに流れる主巻線電流の位相に対して約90度進めることができる。 A main winding 20b is connected in parallel to an operation capacitor (not shown) connected in series with the auxiliary winding 20a. Connect both ends to a single-phase AC power supply. By connecting the operating capacitor in series with the auxiliary winding 20a, the phase of the auxiliary winding current flowing through the auxiliary winding 20a can be advanced by about 90 degrees with respect to the phase of the main winding current flowing through the main winding 20b. .
主巻線20bと補助巻線20aの固定子鉄心12aにおける位置を電気角で90度ずらし、且つ主巻線20bと補助巻線20aの電流の位相を約90度異なるようにすることで、二極の回転磁界が発生する。
The positions of the main winding 20b and the auxiliary winding 20a in the
固定子鉄心12aの外周面には、外周円形状を略直線状に切り欠いた略直線部をなす固定子切欠12cが四ヶ所に設けられている。四ヶ所の固定子切欠12cは、隣り合うもの同士が略直角に配置される。従って、四ヶ所の固定子切欠12cを通る直線により略四角形が形成される。但し、これは一例であり、固定子切欠12cの数、配置は任意でよい。
On the outer peripheral surface of the
密閉型圧縮機に図1の単相誘導電動機100を搭載する場合、固定子12は密閉型圧縮機の円筒状の密閉容器の内周に焼き嵌めされる。密閉型圧縮機の内部では、冷媒(冷凍機油も含む)が単相誘導電動機100を通過する。そのため、単相誘導電動機100には、冷媒の通路が必要である。
When the single-
略直線部の固定子切欠12cを設けることにより、固定子12と密閉容器との間に冷媒の通路が形成される。単相誘導電動機100の冷媒の通路には、この固定子鉄心12aの外周面の固定子切欠12cによるもの以外に、例えば、回転子11の風穴部11b(図6参照)、固定子12と回転子11のと間の空隙60(図2参照)がある。
By providing the
例えば、後述するロータリ圧縮機の場合、密閉容器の内部に圧縮要素と電動機が収納され、且つ電動機が上部に、圧縮要素が下部に配置される。圧縮要素は、密閉容器の底部に貯留する冷凍機油を吸い上げ、冷凍機油で圧縮要素の摺動部を潤滑し、冷凍機油の一部は圧縮要素から吐出される冷媒とともに電動機を通過する。このとき、冷凍機油を含む冷媒は、電動機の回転子の風穴、固定子と回転子の間の空隙、固定子鉄心の外周面の固定子切欠等を通過する。電動機を通過した冷凍機油を含む冷媒は、電動機の上部において、油分離機等により冷媒から冷凍機油が分離され、冷凍機油は主に固定子鉄心の外周面の固定子切欠から密閉容器の底部に戻る。冷媒は、密閉容器の外部の冷凍サイクルへ吐出される。 For example, in the case of a rotary compressor, which will be described later, a compression element and an electric motor are accommodated in an airtight container, and the electric motor is disposed at the upper part and the compression element is disposed at the lower part. The compression element sucks up the refrigerating machine oil stored at the bottom of the sealed container, lubricates the sliding part of the compression element with the refrigerating machine oil, and a part of the refrigerating machine oil passes through the electric motor together with the refrigerant discharged from the compression element. At this time, the refrigerant containing the refrigerating machine oil passes through the air hole of the rotor of the electric motor, the gap between the stator and the rotor, the stator notch on the outer peripheral surface of the stator core, and the like. The refrigerant containing the refrigeration oil that has passed through the electric motor is separated from the refrigerant at the top of the electric motor by an oil separator or the like. Return. The refrigerant is discharged to the refrigeration cycle outside the sealed container.
また、固定子12の内周側には空隙60(図2参照)を介して回転子11が設けられ、回転子11は回転子鉄心11aとかご形二次導体(バー(例えば、アルミバー)と、エンドリング32とで構成される)を備える。固定子12と回転子11との間の空隙60は、例えば、径方向寸法が0.2〜2.0mm程度である。
A
回転子鉄心11aは、固定子鉄心12aと同様に板厚が0.1〜1.5mmの電磁鋼板(例えば、無方向性電磁鋼板(鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの))を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層して製作される。通常、固定子鉄心12aの内側(内周側)の部分の電磁鋼板を利用する。
As with the
一般的に回転子鉄心11aは固定子鉄心12aと同一の材料から打ち抜くことが多いが、回転子鉄心11aは固定子鉄心12aと材料を変えても構わない。
In general, the
回転子鉄心11aには半径方向外周側に、回転子鉄心11aの外周縁に沿って設けられ、アルミバー30aが形成される回転子スロット40aと、アルミ以外に一部に銅バー30c(アルミよりも電気抵抗率の低い導電性材料)が挿入される回転子スロット40cとを有する。
The
図1(図7)の例では、回転子スロットの数は、回転子スロット40aが26個、回転子スロット40cが4個であり、合わせて30個である。結局、図1の単相誘導電動機100は、固定子鉄心12aのスロット数が24、回転子鉄心11aの総スロット数が30の組合せである。但し、これは一例であり、固定子鉄心12aのスロット数と、回転子鉄心11aのスロット数の組合せは、この限りではない。
In the example of FIG. 1 (FIG. 7), the number of rotor slots is 26 for the
かご形誘導電動機は、同期トルク、非同期トルク、振動・騒音等の異常現象があることが知られている。かご形誘導電動機の異常現象は、空隙磁束密度の空間高調波によって起きるものであることは明白であるが、その空間高調波が生じる原因としては次の二つが考えられる。一つは巻線配置に起因する起磁力に含まれる高調波であり、他は固定子スロット、回転子スロットが存在するために空隙のパーミアンス(磁気抵抗の逆数)が一様でないことから生じる、空隙磁束密度中に含まれる高調波である。 A squirrel-cage induction motor is known to have abnormal phenomena such as synchronous torque, asynchronous torque, vibration and noise. It is clear that the abnormal phenomenon of the squirrel-cage induction motor is caused by the spatial harmonics of the gap magnetic flux density, but there are two possible causes for the spatial harmonics. One is a harmonic contained in the magnetomotive force due to the winding arrangement, and the other is caused by the fact that the air gap permeance (reciprocal of the magnetic resistance) is not uniform due to the presence of the stator slot and the rotor slot. It is a harmonic contained in the gap magnetic flux density.
このように、かご形誘導電動機では、固定子のスロット数と回転子のスロット数との組合せが、同期トルク、非同期トルク、振動・騒音等の異常現象に密接に関係する。そのため、固定子のスロット数と回転子のスロット数との組合せは、慎重に選ばれる。 Thus, in a squirrel-cage induction motor, the combination of the number of slots of the stator and the number of slots of the rotor is closely related to abnormal phenomena such as synchronous torque, asynchronous torque, vibration and noise. Therefore, the combination of the number of slots of the stator and the number of slots of the rotor is carefully selected.
回転子スロット40cに銅バー30cを挿入した後、回転子スロット40aと共に、導電性材料であるアルミが鋳込まれ(アルミダイキャスティング)、アルミバー30aを形成する。導電性材料は、アルミが一般的に用いられる。
After inserting the
銅バー30cが挿入された回転子スロット40cに形成されるバー(アルミと銅からなる)は、回転子スロット40aに形成されるアルミバー30aよりも抵抗値が小さくなる。
The bar (made of aluminum and copper) formed in the
アルミバー30a(正確には、26個のアルミのみのバー、4個のアルミと銅からなるバー)は、回転子11の積層方向端面に設けられたエンドリング32(図8参照)と共にかご形二次導体を形成する。一般的にアルミバー30aとエンドリング32はダイキャスティングにより同時にアルミを鋳込むことで製作される。
The
図1及び図6に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子11の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット40cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)。単相誘導電動機100の停止時、もしくは始動時に上記位置関係になるようにしている。
As shown in FIGS. 1 and 6, the direction of the auxiliary winding magnetic flux generated by the auxiliary winding 20a is downward, the direction of the main winding magnetic flux generated by the main winding 20b is rightward, and the rotation direction of the
また、図9に示す起動トルク特性図は、図6に示す角度αに対する起動トルク比率を表しており、縦軸の起動トルク比は、全ての回転子スロットが,アルミバー30aのみで構成された回転子スロット40aである場合の起動トルクに対する比率を示している。
Further, the starting torque characteristic diagram shown in FIG. 9 shows the starting torque ratio with respect to the angle α shown in FIG. 6, and the starting torque ratio on the vertical axis indicates that all rotor slots are constituted by only the
図9において、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約45度及び約225度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最大となり、またαが約135度及び約315度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最小となることがわかる。二極の単相誘導電動機100であるため、180度毎に周期性を持つ。
In FIG. 9, when the angle α is changed, the starting torque characteristic changes, and the starting torque (starting torque ratio) becomes maximum when α is about 45 degrees and about 225 degrees, and α is about 135 degrees and about 315. It can be seen that the starting torque (starting torque ratio) is minimized at the position of degrees. Since it is a two-pole single-
単相誘導電動機の場合、起動時において、補助巻線20aに流れる補助巻線電流に対して、主巻線20bに流れる主巻電電流が非常に大きく、つまり、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束に対して、主巻線20bで生成された主巻線磁束が大きくなり、それぞれの合成磁界からなる二極の回転磁界は、交番磁界に近い楕円磁界となる傾向がある。 In the case of a single-phase induction motor, the main winding electric current flowing through the main winding 20b is much larger than the auxiliary winding current flowing through the auxiliary winding 20a at the time of start-up, that is, generated by the auxiliary winding 20a. The main winding magnetic flux generated by the main winding 20b is larger than the auxiliary winding magnetic flux, and the dipolar rotating magnetic field composed of the combined magnetic fields tends to be an elliptical magnetic field close to an alternating magnetic field.
回転子スロットを、アルミバー30aのみで構成された回転子スロット40a(26個)と、アルミに加えて銅バー30cが充填された回転子スロット40c(連続した4個)とからなる非対称な構成とすると、楕円磁界の影響により、図9に示すように、角度αに対する起動トルク特性が変化することになる。
The rotor slot is composed of an asymmetrical structure including
本実施の形態では、角度αが約45度の位置になるように、回転子スロット40cを配置することで、起動トルク特性が良好となり、信頼性の高い単相誘導電動機を得ることができる。
In the present embodiment, by arranging the
図4に示すように、角度αが約45度の位置で起動トルクが最大となり、最も良好な起動特性を示しているが、角度αは、20〜70度の範囲であれば、良好な起動特性を得ることが可能である。 As shown in FIG. 4, the starting torque is maximum at the position where the angle α is about 45 degrees and shows the best starting characteristics. However, if the angle α is in the range of 20 to 70 degrees, the starting is good. It is possible to obtain characteristics.
前述の通り、起動トルク特性は180度の周期性を持つため、角度αは、200〜250度の範囲に設定しても同様の特性を示す。 As described above, since the starting torque characteristic has a periodicity of 180 degrees, even if the angle α is set in the range of 200 to 250 degrees, the same characteristic is exhibited.
また、銅バー30cが充填された回転子スロット40cを非対称に配置することにより起動トルクが改善するが、全てアルミバー30aのみで構成された回転子スロット40aと同等の起動トルクで良い場合は、固定子鉄心12a及び回転子鉄心11aの積層枚数(積層厚さ)を少なくすることが可能である。
In addition, the starting torque is improved by arranging the
固定子鉄心12a及び回転子鉄心11aの積層枚数が少なくなると、電磁鋼板の使用量が減ると共に、主巻線20b及び補助巻線20aの周長が減ることに伴う、巻線の使用量も削減することができ、低コストな単相誘導電動機100を得ることができる。更には、電磁鋼板及び巻線の使用量削減による、軽量な単相誘導電動機100を得ることができる。
When the number of
この単相誘導電動機100を密閉型圧縮機に搭載した場合、回転子11の回転軸50は密閉型圧縮機の圧縮要素に連結され、圧縮要素の圧力がバランスして停止しているときは一般的に、回転子11は所定の回転位置で停止する。例えば、密閉型圧縮機がロータリ圧縮機の場合、圧縮要素の圧力がバランスして停止しているときは、ローリングピストンが下死点に位置する傾向がある。従って、図1及び図6の角度α=45度(連続して配置される4個の回転子スロット40cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置)の位置と、圧縮要素の下死点(後述する)の位置とが略一致するように、ロータリ圧縮機を組立れば、ロータリ圧縮機の起動性を改善することができ、信頼性の高いロータリ圧縮機を得ることができる。角度α=45度が最も好ましいが、角度α=20〜70度でもよい。
When this single-
ここで、ロータリ圧縮機について、説明する。図10、図11は実施の形態1を示す図で、図10はロータリ圧縮機510の縦断面図、図11は図10のA−A断面図である。
Here, the rotary compressor will be described. 10 and 11 show the first embodiment, FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the
図10に示すロータリ圧縮機510の一例は、密閉容器70内が高圧の縦型のものである。密閉容器70内の下部に圧縮要素501が収納される。密閉容器70内の上部で、圧縮要素501の上方に圧縮要素501を駆動する電動要素である単相誘導電動機100(図1参照)が収納される。
An example of the
密閉容器70内の底部に、圧縮要素501の各摺動部を潤滑する冷凍機油90が貯留されている。
Refrigerating
先ず、圧縮要素501の構成を説明する。内部に圧縮室が形成されるシリンダ1は、外周が平面視略円形で、内部に平面視略円形の空間であるシリンダ室1bを備える。シリンダ室1bは、軸方向両端が開口している。シリンダ1は、側面視で所定の軸方向の高さを持つ。
First, the configuration of the
シリンダ1の略円形の空間であるシリンダ室1bに連通し、半径方向に延びる平行なベーン溝1aが軸方向に貫通して設けられる。
A
また、ベーン溝1aの背面(外側)に、ベーン溝1aに連通する平面視略円形の空間である背圧室1cが設けられる。
Further, a
シリンダ1には、冷凍サイクルからの吸入ガスが通る吸入ポート(図示せず)が、シリンダ1の外周面からシリンダ室1bに貫通している。
A suction port (not shown) through which suction gas from the refrigeration cycle passes through the
シリンダ1には、略円形の空間であるシリンダ室1bを形成する円の縁部付近(単相誘導電動機100側の端面)を切り欠いた吐出ポート(図示せず)が設けられる。
The
シリンダ1の材質は、ねずみ鋳鉄、焼結、炭素鋼等である。
The material of the
ローリングピストン2が、シリンダ室1b内を偏心回転する。ローリングピストン2はリング状で、ローリングピストン2の内周が回転軸50の偏心軸部50aに摺動自在に嵌合する。
The rolling
ローリングピストン2の外周と、シリンダ1のシリンダ室1bの内壁との間は、常に一定の隙間があるように組立られる。
It is assembled so that there is always a constant gap between the outer periphery of the
ローリングピストン2の材質は、クロム等を含有した合金鋼等である。
The material of the
ベーン3がシリンダ1のベーン溝1a内に収納され、背圧室1cに設けられるベーンスプリング8でベーン3が常にローリングピストン2に押し付けられている。ロータリ圧縮機510は、密閉容器70内が高圧であるから、運転を開始するとベーン3の背面(背圧室1c側)に密閉容器70内の高圧とシリンダ室1bの圧力との差圧による力が作用するので、ベーンスプリング8は主にロータリ圧縮機510の起動時(密閉容器70内とシリンダ室1bの圧力に差がない状態)に、ベーン3をローリングピストン2に押し付ける目的で使用される。
The
ベーン3の形状は、平たい(周方向の厚さが、径方向及び軸方向の長さよりも小さい)略直方体である。
The shape of the
ベーン3の材料には、高速度工具鋼が主に用いられている。
High-speed tool steel is mainly used as the material of the
主軸受け4は、回転軸50の主軸部50b(偏心軸部50aより上の部分で、回転子11に嵌合する部分)に摺動自在に嵌合するとともに、シリンダ1のシリンダ室1b(ベーン溝1aも含む)の一方の端面(単相誘導電動機100側)を閉塞する。
The
主軸受け4は、吐出弁(図示せず)を備える。但し、主軸受け4、副軸受け5のいずれか一方、または、両方に付く場合もある。
The
主軸受け4は、側面視略逆T字状である。
The
副軸受け5が、回転軸50の副軸部50c(偏心軸部50aより下の部分)に摺動自在に嵌合するとともに、シリンダ1のシリンダ室1b(ベーン溝1aも含む)の他方の端面(冷凍機油90側)を閉塞する。
The
副軸受け5は、側面視略T字状である。
The
主軸受け4、副軸受け5の材質は、シリンダ1の材質と同じで、ねずみ鋳鉄、焼結、炭素鋼等である。
The material of the
主軸受け4には、その外側(単相誘導電動機100側)に吐出マフラ7が取り付けられる。主軸受け4の吐出弁から吐出される高温・高圧の吐出ガスは、一端吐出マフラ7に入り、その後吐出マフラ7から密閉容器70内に放出される。但し、副軸受け5側に吐出マフラ7を持つ場合もある。
A
密閉容器70の横に、冷凍サイクルからの低圧の冷媒ガスを吸入し、液冷媒が戻る場合に液冷媒が直接シリンダ1のシリンダ室に吸入されるのを抑制する吸入マフラ21が設けられる。吸入マフラ21は、シリンダ1の吸入ポートに吸入管22を介して接続する。吸入マフラ21本体は、溶接等により密閉容器70の側面に固定される。
A
密閉容器70には、電力の供給源である電源に接続する端子24(ガラス端子という)が、溶接により固定されている。図1の例では、密閉容器70の上面に端子24が設けられる。端子24には、電動要素である単相誘導電動機100からのリード線23が接続される。
A terminal 24 (referred to as a glass terminal) connected to a power source that is a power supply source is fixed to the sealed
密閉容器70の上面に、両端が開口した吐出管25が嵌挿されている。圧縮要素501から吐出される吐出ガスは、密閉容器70内から吐出管25を通って外部の冷凍サイクルへ吐出される。
A
ロータリ圧縮機510の一般的な動作について説明する。端子24、リード線23から電動要素である単相誘導電動機100の固定子12(巻線20)に電力が供給されることにより、回転子11が回転する。すると回転子11に固定された回転軸50が回転し、それに伴いローリングピストン2はシリンダ1のシリンダ室1b内で偏心回転する。シリンダ1のシリンダ室1bとローリングピストン2との間の空間は、ベーン3によって2分割されている。回転軸50の回転に伴い、それらの2つの空間の容積が変化し、片側はだんだん容積が広がることにより吸入マフラ21より冷媒を吸入し、他側は容積が除々に縮小することにより、中の冷媒ガスが圧縮される。圧縮された吐出ガスは、吐出マフラ7から密閉容器70内に一度吐出され、更に電動要素である単相誘導電動機100を通過して密閉容器70の上面にある吐出管25より密閉容器70外へ吐出される。
A general operation of the
電動要素である単相誘導電動機100を通過する吐出ガスは、例えば、図1、図2、図6に示すように、単相誘導電動機100の回転子11の風穴部11b(貫通孔)、固定子鉄心12aのスロットオープニング(図示せず、スロット開口部ともいう)含む空隙60、固定子鉄心12aの外周に配置された固定子切欠12c等を通る。
For example, as shown in FIGS. 1, 2, and 6, the discharge gas that passes through the single-
ロータリ圧縮機510が上記運転動作を行う場合、部品同士が摺動する摺動部が以下に示すように複数ある。
(1)第1の摺動部:ローリングピストン2の外周2aとベーン3の先端3a(内側);
(2)第2の摺動部:シリンダ1のベーン溝1aとベーン3の側面部3b(両側面);
(3)第3の摺動部:ローリングピストン2の内周2bと回転軸50の偏心軸部50a;
(4)第4の摺動部:主軸受け4の内周と回転軸50の主軸部50b;
(5)第5の摺動部:副軸受け5の内周と回転軸50の副軸部50c。
When the
(1) First sliding portion:
(2) Second sliding portion:
(3) Third sliding portion:
(4) Fourth sliding portion: inner periphery of
(5) Fifth sliding portion: the inner periphery of the
圧縮要素501に設けられる、摺動部を構成する部品をまとめる。
(1)シリンダ1;
(2)ローリングピストン2;
(3)ベーン3;
(4)主軸受け4;
(5)副軸受け5;
(6)回転軸50。
The parts constituting the sliding portion provided in the
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6) Rotating
既に述べたように、ロータリ圧縮機510の場合、圧縮要素501の圧力がバランスして停止しているときは、ローリングピストン2が下死点に位置する傾向がある(図11の状態)。従って、図1及び図6の角度α=45度(連続して配置される4個の回転子スロット40cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置)の位置と、圧縮要素の下死点の位置とが略一致するように、ロータリ圧縮機510を組立れば、ロータリ圧縮機510の起動性を改善することができ、信頼性の高いロータリ圧縮機510を得ることができる。
As already described, in the case of the
上記のように、停止時の回転方向の位置(下死点)が略一定の負荷(この場合はロータリ圧縮機510の圧縮要素501)と本実施の形態の単相誘導電動機100を組み合わせることで、図1及び図6の角度α=45度(連続して配置される4個の回転子スロット40cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置)で起動トルクが最大になるという特徴を生かすことができる。
As described above, by combining the single-
停止時の回転方向の位置が一定しない負荷(例えば、送風ファン等)と、本実施の形態の単相誘導電動機100を組み合わせても、図10のどの角度αで起動するか決まらないので、本実施の形態の単相誘導電動機100の特徴を生かすことができない。
Even if a load (for example, a blower fan or the like) in which the position in the rotational direction at the time of stopping is combined with the single-
図1及び図6の角度α=45度(連続して配置される4個の回転子スロット40cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置)の位置と、圧縮要素501の下死点の位置とが略一致するように、ロータリ圧縮機510を組立るために、例えば、以下に示す方法がある。即ち、図1(図3、図5)に示すように、固定子鉄心12aの外周縁の角度αの位置に切欠12fを設ける。この切欠12fは、例えば、略半円形のものを示すが、形状は任意でよい。四角、三角、楕円、台形、楔状等どのような形状でもよい。
1 and FIG. 6 at an angle α = 45 degrees (a position where the central portion of the four
さらに、圧縮要素501側では、シリンダ1の外周縁の下死点の位置に切欠1dを設ける。この切欠1dは、例えば、略半円形のものを示すが、形状は任意でよい。四角、三角、楕円、台形、楔状等どのような形状でもよい。
Further, on the
ロータリ圧縮機510の組立時に、圧縮要素501と固定子12とが密閉容器70に焼き嵌めされる。密閉容器70を加熱して、密閉容器70の内径を常温よりも大きくし、その状態で圧縮要素501と固定子12とを密閉容器70に挿入し、密閉容器70の温度が常温もしくは常温に近づけば、密閉容器70の内径が高温の状態よりも小さくなって、圧縮要素501と固定子12とを固定される。このとき、シリンダ1の切欠1d(外周縁の下死点の位置)と、固定子12の切欠12fとを周方向において一致するようにすれば、先ず、固定子12の角度αの位置と圧縮要素501のシリンダ1の下死点の位置とを合わせることができる。
When the
図12は実施の形態1を示す図で、角度αの位置に円形(小)の風穴部11b−1を設けた回転子11の横断面図である。回転子11の角度αの位置とシリンダ1の下死点の位置とを合わせるためには、回転軸50の偏心軸部50aの偏心方向が回転子11の角度αの位置と一致させる必要がある。そのために、図12に示すように、回転子11の角度αの位置にある風穴部11b−1の形状を他の風穴部11bの形状と異なるようにする。
FIG. 12 is a diagram showing the first embodiment, and is a cross-sectional view of the
そして、回転軸50の主軸部50b(偏心軸部50aより上の部分で、回転子11に嵌合する部分)に回転子11を嵌合するときに、回転軸50の偏心軸部50aの偏心方向が風穴部11b−1の位置(周方向)と一致するようにする。
Then, when the
そのように構成することにより、回転子11の角度αの位置とシリンダ1の下死点の位置とを合わせることができる。
With this configuration, the position of the angle α of the
尚、回転子11の角度αの位置にある風穴の形状は、他の風穴部11bの形状と異なるようにすればよいので、どのような形状でもよい。
The shape of the air hole at the position of the angle α of the
図13乃至図15は実施の形態1を示す図で、図13は角度αの位置に円形(大)の風穴部11b−2を設けた回転子11の横断面図、図14は角度αの位置に四角形の風穴部11b−3を設けた回転子11の横断面図、図15は角度αの位置に楕円の風穴部11b−4を設けた回転子11の横断面図である。
FIGS. 13 to 15 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view of the
回転子11の角度αの位置にある風穴の形状は、図12の円形(小)の風穴部11b−1以外に、図13に示すように、円形(大)の風穴部11b−2としてもよい。また、図14に示すように、四角形の風穴部11b−3としてもよい。さらに、図15に示すように、楕円の風穴部11b−4としてもよい。
The shape of the air hole at the position of the angle α of the
以上のように、単相誘導電動機100の回転子11のスロット(ここでは、一例として、30スロット)を、銅バー30cが挿入される回転子スロット40c(例えば、4個)と、アルミバー30aが形成される回転子スロット40a(例えば、26個)とで構成し、且つ回転子11の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット40cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置(反時計方向)に並べて配置した位置(角度α)とする。さらに、ロータリ圧縮機510の圧縮要素501の下死点の位置を、単相誘導電動機100の回転子11の上記角度αと一致するようにする。そのように構成することにより、通常、ロータリ圧縮機510が高低圧がバランスして停止した場合、圧縮要素501の下死点の位置で停止するので、起動トルクが大きくなる回転子11の上記角度αの位置と圧縮要素501の下死点とを略一致させることにより、ロータリ圧縮機510の起動性を改善することができる。
As described above, the slots (in this example, 30 slots) of the
ロータリ圧縮機510の組立時の、圧縮要素501と固定子12とが密閉容器70に焼き嵌めされるときに、シリンダ1の切欠1d(外周縁の下死点の位置)と、固定子12の切欠12fとを周方向において一致するようにすれば、固定子12の角度αの位置とシリンダ1の下死点の位置とを合わせることができる。また、回転軸50の主軸部50b(偏心軸部50aより上の部分で、回転子11に嵌合する部分)に回転子11に嵌合するときに、回転軸50の偏心軸部50aの偏心方向が風穴部11b−1(風穴部11b−2、風穴部11b−3、風穴部11b−4)の位置(周方向)と一致するようにすることにより、回転子11の角度αの位置とシリンダ1の下死点の位置とを合わせることができる。それにより、起動トルクが大きくなる回転子11の上記角度αの位置と圧縮要素501の下死点とを略一致させることが可能になる。
When the
次に、変形例1の単相誘導電動機200について、図16乃至図19を参照しながら説明する。
Next, a single-
図16乃至図19は実施の形態1を示す図で、図16は変形例1の単相誘導電動機200の横断面図、図17は回転子211の横断面図、図18は回転子鉄心211aの横断面図、図19は角度αに対する起動トルク特性図である。
16 to 19 show the first embodiment. FIG. 16 is a cross-sectional view of the single-
図16乃至図18に示す変形例1の単相誘導電動機200は、図1に示す単相誘導電動機100と比べると、回転子211の形状が異なる(図17参照)。
The single-
回転子211は、角度α=45度(補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子211の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット40cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している)に4個並べて配置された回転子スロット40c(銅バー30cが挿入される回転子スロット)を、180度ずれた位置にも4個並べて配置させている。つまり、回転子スロット40c(銅バー30cが挿入される回転子スロット)が合計8個、アルミバー30aが形成される回転子スロット40aが合計22個で、合わせて30個の回転子スロットを有している。
The
また、図19に示す起動トルク特性図は、図17等に示す角度αに対する起動トルク比率を表しており、縦軸の起動トルク比は、回転子スロットが、全て回転子スロット40a(アルミバー30aが形成される)で構成された場合の起動トルクに対する比率を示している。
In addition, the starting torque characteristic diagram shown in FIG. 19 represents the starting torque ratio with respect to the angle α shown in FIG. 17 and the like, and the starting torque ratio on the vertical axis indicates that the rotor slots are all
図19において、前述の図9と同様に、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約45度及び約225度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最大となっている。図9の特性図と比べても、更に大きな起動トルク特性を持つことがわかる。 In FIG. 19, as in FIG. 9 described above, changing the angle α changes the starting torque characteristic, and the starting torque (starting torque ratio) becomes maximum at a position where α is about 45 degrees and about 225 degrees. Yes. Compared to the characteristic diagram of FIG. 9, it can be seen that the starting torque characteristic is even greater.
本実施の形態では、角度αが約45度の位置になるように、回転子スロット40c(銅バー30cが挿入される回転子スロット)を180度ずれた位置にも配置することで、更に起動トルク特性が良好となり、交流電源の電圧が低くなった状態でも起動が可能な、信頼性の高い単相誘導電動機200を得ることができる。
In this embodiment, the
次に、変形例2の単相誘導電動機300について、図20乃至図23を参照しながら説明する。
Next, a single-
図20乃至図23実施の形態1を示す図で、図20は変形例2の単相誘導電動機300の横断面図、図21は図20のB部拡大図、図22は図20のC部拡大図、図23は偏心位置βに対する起動トルク特性図である。
20 to 23 are diagrams showing the first embodiment, in which FIG. 20 is a cross-sectional view of a single-
図20に示す変形例2の単相誘導電動機300は、図1に示す単相誘導電動機100と比べると、固定子12の中心軸に対して、回転子11の中心軸(回転軸)が右下にずれた位置(偏心)に設けられている。回転子11の形状は図1と同一であり、回転子スロット40c(銅バー30cが挿入される回転子スロット)及び回転子スロット40a(アルミバー30aが形成される)からなる非対称配置の回転子スロットを有しており、図1に示すように、角度αは45度である。
In the single-
図20において、回転子11が時計回りに回転する場合、図中下向きの補助巻線磁束に対して、回転子11の偏心位置をβと設定すると、図20に示す単相誘導電動機300はβ=45度である。
In FIG. 20, when the
固定子12に対して回転子11を偏心させた位置に配置しているため、固定子12と回転子11の間の空隙寸法が一定ではなく、図21、図22に示すように、空隙60a(図20のB部、図21に拡大図を示す)と空隙60b(図20のC部、図22に拡大図を示す)の径方向寸法が異なる。例えば、空隙60aの径方向寸法Gaを0.7mm、空隙60bの径方向寸法Gbを0.3mmに設定するが、この寸法は一例であり、この限りではない。
Since the
図23に示す起動トルク特性は、偏心位置βに対するものであり、縦軸の起動トルク比は、図1に示す固定子12の中心軸と、回転子11の中心軸(回転軸)が一致している、偏心がない場合の起動トルクに対する比率である。
The starting torque characteristic shown in FIG. 23 is with respect to the eccentric position β, and the starting torque ratio on the vertical axis matches the central axis of the
図23において、偏心位置βを変更することで、起動トルクが変化しており、偏心位置β=45度の位置、つまり回転子スロット40c(銅バー30cが挿入される回転子スロット)が配置された位置に回転子11を偏心させることで起動トルクを更に大きくすることができる。
In FIG. 23, the starting torque is changed by changing the eccentric position β, and the position of the eccentric position β = 45 degrees, that is, the
図20の例では、偏心位置β=45度の場合について説明したが、βは0〜60度程度の範囲であれば、起動特性が良好な単相誘導電動機300を得ることができる。
In the example of FIG. 20, the case where the eccentric position β = 45 degrees has been described. However, if β is in the range of about 0 to 60 degrees, the single-
起動トルクが改善するということは、単相誘導電動機300に印加される交流電源の電圧が低くなった場合でも起動することが可能な、信頼性の高い単相誘導電動機300を得ることができる。
The improvement of the starting torque means that the single-
図24乃至図26は実施の形態1を示す図で、図24は変形例3の単相誘導電動機400の横断面図、図25は回転子411の横断面図、図26は回転子鉄心411aの横断面図である。
FIGS. 24 to 26 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 24 is a cross-sectional view of a single-phase induction motor 400 according to
図24に示す変形例3の単相誘導電動機400は、回転子が単相誘導電動機100(図1)と異なる。単相誘導電動機100の回転子11は、回転子スロット40cの一部に銅バー30cが挿入される構成であるが、変形例3の単相誘導電動機400の回転子411は、回転子スロット40cに相当する回転子スロット40d(連続する4個)全体に銅バー30dが挿入される。
A single-phase induction motor 400 of
銅バー30dは、断面形状が回転子スロット40dと略相似形で、銅バー30dの面積は回転子スロット40dの面積より若干小さい。スキュー(斜溝、ねじる)が施される場合は、回転子スロット40dと銅バー30dとの隙間が大きくなる。また、その隙間には、アルミが充填される。
The
その他の構成は、図1に示す単相誘導電動機100と同じである。即ち、図24乃至図26に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子411の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット40d(スロット全体に銅バー30dが挿入される)の中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)。単相誘導電動機400の停止時、もしくは始動時に上記位置関係になるようにしている。
Other configurations are the same as those of the single-
変形例3の単相誘導電動機400の回転子411は、回転子スロット40d(連続する4個)全体に銅バー30dが挿入されるので、回転子スロット40d内での銅バー30dの位置決めが不要という利点がある。図1に示す単相誘導電動機100の回転子11では、回転子スロット40c内での銅バー30cの位置決めが必要である。
In the
次に、変形例4の単相誘導電動機500について、図27乃至図29を参照しながら説明する。
Next, a single
図27乃至図29は実施の形態1を示す図で、図27は変形例4の単相誘導電動機500の横断面図、図28は回転子511の横断面図、図29は回転子鉄心511aの横断面図である。
27 to 29 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 27 is a cross-sectional view of a single-
図27に示す変形例4の単相誘導電動機500は、回転子が単相誘導電動機100(図1)と異なる。
A single-
回転子511は、角度α=45度(補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子511の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット40d(スロット全体に銅バー30dが挿入される)の中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している)に4個並べて配置された回転子スロット40d(スロット全体に銅バー30dが挿入される)を、180度ずれた位置にも4個並べて配置させている。つまり、回転子スロット40d(スロット全体に銅バー30dが挿入される)が合計8個、アルミバー30aが形成される回転子スロット40aが合計22個で、合わせて30個の回転子スロットを有している。
The
変形例4の単相誘導電動機500の起動トルク特性は、図19に示す特性と略同等となる。即ち、図9と同様に、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約45度及び約225度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最大となっている。図9の特性図と比べても、更に大きな起動トルク特性を持つことがわかる。
The starting torque characteristics of the single-
本実施の形態では、角度αが約45度の位置になるように、回転子スロット40d(スロット全体に銅バー30dが挿入される)を180度ずれた位置にも配置することで、更に起動トルク特性が良好となり、交流電源の電圧が低くなった状態でも起動が可能な、信頼性の高い単相誘導電動機500を得ることができる。
In this embodiment, the
次に、変形例5の単相誘導電動機600について、図30乃至図32を参照しながら説明する。
Next, a single
図30乃至図32は実施の形態1を示す図で、図30は変形例5の単相誘導電動機600の横断面図、図31は図30のD部拡大図、図32は図30のE部拡大図である。
30 to 32 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 30 is a cross-sectional view of the single-
図30に示す変形例5の単相誘導電動機600は、図24に示す単相誘導電動機400と比べると、固定子12の中心軸に対して、回転子411の中心軸(回転軸)が右下にずれた位置(偏心)に設けられている。回転子411の形状は図24と同一であり、回転子スロット40d(スロット全体に銅バー30dが挿入される)及び回転子スロット40a(アルミバー30aが形成される)からなる非対称配置の回転子スロットを有しており、図24に示すように、角度αは45度である。
Compared with the single-phase induction motor 400 shown in FIG. 24, the single-
図30において、回転子411が時計回りに回転する場合、図中下向きの補助巻線磁束に対して、回転子411の偏心位置をβと設定すると、図30に示す単相誘導電動機600はβ=45度である。
In FIG. 30, when the
固定子12に対して回転子411を偏心させた位置に配置しているため、固定子12と回転子411の間の空隙寸法が一定ではなく、図31、図32に示すように、空隙60a(図30のD部、図31に拡大図を示す)と空隙60b(図30のE部、図32に拡大図を示す)の径方向寸法が異なる。例えば、空隙60aの径方向寸法Gaを0.7mm、空隙60bの径方向寸法Gbを0.3mmに設定するが、この寸法は一例であり、この限りではない。
Since the
単相誘導電動機600の起動トルク特性は、図23に示した起動トルク特性と略同等である。即ち、図23において、偏心位置βを変更することで、起動トルクが変化しており、偏心位置β=45度の位置、つまり回転子スロット40c(銅バー30cが挿入される回転子スロット)が配置された位置に回転子11を偏心させることで起動トルクを更に大きくすることができる。
The starting torque characteristic of the single
起動トルクが改善するということは、単相誘導電動機600に印加される交流電源の電圧が低くなった場合でも起動することが可能な、信頼性の高い単相誘導電動機600を得ることができる。
The improvement of the starting torque means that the single-
次に、変形例6の単相誘導電動機700について、図33乃至図36を参照しながら説明する。
Next, a single
図33乃至図37は実施の形態1を示す図で、図33は変形例6の単相誘導電動機700の横断面図、図34は回転子711の横断面図、図35は図34のF部拡大図、図36は回転子鉄心711aの横断面図、図37は回転子スロット740a,740cの拡大断面図である。
FIGS. 33 to 37 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 33 is a transverse sectional view of a single-
図33に示す変形例6の単相誘導電動機700は、回転子が単相誘導電動機100(図1)と異なる。単相誘導電動機100(図1)の回転子11は普通かご形であるが、変形例6の単相誘導電動機700の回転子711は、二重かご形である。
A single-
変形例6の単相誘導電動機700は、固定子12と、回転子711とを備える。固定子12は、単相誘導電動機100(図1)のものと同じである。回転子711は、回転子鉄心711aと、二重かご形導体とを備える。
A single-
回転子鉄心711aには半径方向外周側に、回転子鉄心711aの外周縁に沿って設けられる回転子スロット740a(アルミバーが形成されるスロット)と、回転子スロット740c(銅バーが挿入されるスロット)とが形成されている。但し、回転子スロット740aと回転子スロット740cとは、同一形状である(図37参照)。
A
図33(図36)の例では、回転子スロットの数は、回転子スロット740a(アルミバーが形成されるスロット)が26個、回転子スロット740c(銅バーが挿入されるスロット)が4個であり、合わせて30個である。結局、図33の単相誘導電動機700は、固定子鉄心12aのスロット数が24、回転子鉄心711aの総スロット数が30の組合せである。
In the example of FIG. 33 (FIG. 36), the number of rotor slots is 26 for the
回転子スロット740aには、導電性材料であるアルミが鋳込まれており(アルミダイキャスティング)、アルミバー730a(図34参照)を形成する。アルミバー730aは、外層アルミバー730a−1と、内層アルミバー730a−2と、連結アルミバー730a−3とを有する。導電性材料は、アルミが一般的であるが、銅を用いても良い。
In the
また、回転子スロット740cにも、導電性材料であるアルミが鋳込まれるが、アルミの他に銅バーが挿入される。回転子スロット740cには、銅バー入りアルミバー730cが形成される。
Moreover, although aluminum which is an electroconductive material is cast also in the
図35(a)に示すように、銅バー入りアルミバー730cは、内層スロット740a−2に、銅バー730c−1が挿入される。さらに内層スロット740a−2には、アルミが鋳込まれて内層アルミバー730a−2が形成される。内層スロット740a−2には、銅バー730c−1並びに内層アルミバー730a−2が存在することになる。回転子スロット740cの外層スロット740a−1は、回転子スロット740aと同様、アルミが鋳込まれて外層アルミバー730a−1が形成される。また、連結スロット740a−3にもアルミが鋳込まれて連結アルミバー730a−3が形成される。
As shown in FIG. 35 (a), in the
図35(b)に示すように、アルミバー730aは、回転子スロット740aの外層スロット740a−1、内層スロット740a−2、連結スロット740a−3にアルミのみが鋳込まれて、夫々外層アルミバー730a−1、内層アルミバー730a−2、連結アルミバー730a−3が形成される。
As shown in FIG. 35 (b), the
アルミバー730a、銅バー入りアルミバー730cは、回転子711の積層方向両端面に設けられたエンドリング32(図9参照)と共に二重かご形二次導体を形成する。
The
回転子スロット740a,740cは、回転子鉄心711aの外周縁に沿って設けられる外層スロット740a−1と、外層スロット740a−1の内周側に設けられた内層スロット740a−2と、外層スロット740a−1と内層スロット740a−2を連結する連結スロット740a−3とからなる(図37参照)。連結スロット740a−3にも、アルミが鋳込まれる。
The
図33、図34に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子711の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット740cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)。
As shown in FIGS. 33 and 34, the direction of the auxiliary winding magnetic flux generated by the auxiliary winding 20a is directed downward, the direction of the main winding magnetic flux generated by the main winding 20b is directed rightward, and the rotation direction of the
二重かご形状の回転子711を有する単相誘導電動機700は、以下に示すような一般的な特徴を有する。即ち、起動時はすべり周波数(回転磁界の周波数と回転子711の回転数との差)が高くなる。内層アルミバー(例えば、内層アルミバー730a−2)の漏れ磁束は、外層アルミバー(例えば、外層アルミバー730a−1)の漏れ磁束より多くなる。すべり周波数が大きい起動時には、リアクタンス分により電流分布が決まり、二次電流は外層アルミバー(例えば、外層アルミバー730a−1)に主に流れる。そのため、二次抵抗が大きくなることにより起動トルクが増大して起動特性が改善される。
A single-
また通常運転時は、すべり周波数が低いので、二次電流はアルミバー全体に流れるため、アルミ断面積が大きくなり、二次抵抗が小さくなる。従って、二次銅損が低くなることで、高効率化が実現できるという特性を有している。 During normal operation, since the slip frequency is low, the secondary current flows through the entire aluminum bar, so that the aluminum cross-sectional area increases and the secondary resistance decreases. Therefore, the secondary copper loss is reduced, and thus the efficiency can be improved.
それに加えて、変形例6の単相誘導電動機700は、図33、図34に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子711の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット740cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)ので、図9に示した起動トルク特性を有し、さらに起動トルク特性が改善される。
In addition, as shown in FIGS. 33 and 34, the single-
次に、変形例7の単相誘導電動機800について、図38乃至図40を参照しながら説明する。
Next, a single
図38乃至図40は実施の形態1を示す図で、図38は変形例7の単相誘導電動機800の横断面図、図39は回転子811の横断面図、図40は回転子鉄心811aの横断面図である。
38 to 40 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 38 is a cross-sectional view of a single-
図38乃至図40に示す変形例7の単相誘導電動機800は、図33に示す変形例6の単相誘導電動機700と比べると、回転子811の形状が異なる(図39参照)。
The single-
回転子811は、角度α=45度(補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子811の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット740cの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している)に4個並べて配置された回転子スロット740c(銅バー730c−1が挿入される回転子スロット)を、180度ずれた位置にも4個並べて配置させている。つまり、回転子スロット740c(銅バー730c−1が挿入される回転子スロット)が合計8個、アルミバー730aが形成される回転子スロット740aが合計22個で、合わせて30個の回転子スロットを有している。
The
変形例7の単相誘導電動機800の起動トルク特性は、図19に示す起動トルク特性と略同等である。
The starting torque characteristic of the single-
図19において、前述の図9と同様に、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約45度及び約225度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最大となっている。図9の特性図と比べても、更に大きな起動トルク特性を持つことがわかる。 In FIG. 19, as in FIG. 9 described above, changing the angle α changes the starting torque characteristic, and the starting torque (starting torque ratio) becomes maximum at a position where α is about 45 degrees and about 225 degrees. Yes. Compared to the characteristic diagram of FIG. 9, it can be seen that the starting torque characteristic is even greater.
本実施の形態では、角度αが約45度の位置になるように、回転子スロット740c(銅バー730c−1が挿入される回転子スロット)を180度ずれた位置にも配置することで、更に起動トルク特性が良好となり、交流電源の電圧が低くなった状態でも起動が可能な、信頼性の高い単相誘導電動機800を得ることができる。
In this embodiment, by arranging the
次に、変形例8の単相誘導電動機900について、図41乃至図43を参照しながら説明する。
Next, a single-
図41乃至図43は実施の形態1を示す図で、図41は変形例8の単相誘導電動機900の横断面図、図42は図41のG部拡大図、図43は図42のH部拡大図である。
41 to 43 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 41 is a cross-sectional view of the single-
図41に示す変形例8の単相誘導電動機900は、図33に示す単相誘導電動機700と比べると、固定子12の中心軸に対して、回転子711の中心軸(回転軸)が右下にずれた位置(偏心)に設けられている。回転子711の形状は図33と同一であり、回転子スロット740c(銅バー730c−1が挿入される)及び回転子スロット740a(アルミバー730aが形成される)からなる非対称配置の回転子スロットを有しており、図33に示すように、角度αは45度である。
In the single-
図41において、回転子711が時計回りに回転する場合、図中下向きの補助巻線磁束に対して、回転子711の偏心位置をβと設定すると、図41に示す単相誘導電動機900はβ=45度である。
41, when the
固定子12に対して回転子711を偏心させた位置に配置しているため、固定子12と回転子711の間の空隙寸法が一定ではなく、図42、図43に示すように、空隙60a(図41のG部、図42に拡大図を示す)と空隙60b(図41のH部、図43に拡大図を示す)の径方向寸法が異なる。例えば、空隙60aの径方向寸法Gaを0.7mm、空隙60bの径方向寸法Gbを0.3mmに設定するが、この寸法は一例であり、この限りではない。
Since the
単相誘導電動機900の起動トルク特性は、図23に示した起動トルク特性と略同等である。即ち、図23において、偏心位置βを変更することで、起動トルクが変化しており、偏心位置β=45度の位置、つまり回転子スロット740c(銅バー730c−1が挿入される)が配置された位置に回転子711を偏心させることで起動トルクを更に大きくすることができる。
The starting torque characteristic of the single
起動トルクが改善するということは、単相誘導電動機900に印加される交流電源の電圧が低くなった場合でも起動することが可能な、信頼性の高い単相誘導電動機900を得ることができる。
The improvement of the starting torque means that a reliable single-
次に、変形例9の単相誘導電動機1000について、図44乃至図46を参照しながら説明する。
Next, a single-
図44乃至図46は実施の形態1を示す図で、図44は変形例9の単相誘導電動機1000の横断面図、図45は回転子1011の横断面図、図46は回転子鉄心1011aの横断面図である。
44 to 46 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 44 is a cross-sectional view of a single-
図44に示す変形例9の単相誘導電動機1000は、単相誘導電動機700(図33)と同様、回転子が二重かご形ではある。しかし、単相誘導電動機700の回転子711は、回転子スロット740cの一部に銅バー730c−1が挿入される構成であるが、変形例9の単相誘導電動機1000の回転子1011は、回転子スロット740cに相当する回転子スロット740d(連続する4個)全体に銅バー730dが挿入される。
The single-
銅バー730dは、断面形状が回転子スロット740dと略相似形で、銅バー730dの面積は回転子スロット740dの面積より若干小さい。スキュー(斜溝、ねじる)が施される場合は、回転子スロット740dと銅バー730dとの隙間が大きくなる。また、その隙間には、アルミが充填される。
The
その他の構成は、図33に示す単相誘導電動機700と同じである。即ち、図44乃至図46に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子1011の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット740d(スロット全体に銅バー730dが挿入される)の中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)。単相誘導電動機1000の停止時、もしくは始動時に上記位置関係になるようにしている。
Other configurations are the same as those of the single-
変形例9の単相誘導電動機1000の回転子1011は、回転子スロット740d(連続する4個)全体に銅バー730dが挿入されるので、回転子スロット740d内での銅バー730dの位置決めが不要という利点がある。図33に示す単相誘導電動機700の回転子711では、回転子スロット740c内での銅バー730c−1の位置決めが必要である。
In the
次に、変形例10の単相誘導電動機1100について、図図47乃至図49を参照しながら説明する。
Next, a single
図47乃至図49は実施の形態1を示す図で、図47は変形例10の単相誘導電動機1100の横断面図、図48は回転子1111の横断面図、図49は回転子鉄心1111aの横断面図である。
47 to 49 show the first embodiment. FIG. 47 is a cross-sectional view of a single-
図47乃至図49に示す変形例10の単相誘導電動機1100は、図44に示す変形例9の単相誘導電動機1000と比べると、回転子1111の形状が異なる(図48参照)。
The single-
回転子1111は、角度α=45度(補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子1111の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子スロット740dの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している)に4個並べて配置された回転子スロット740d(スロット全体に銅バー730dが挿入される)を、180度ずれた位置にも4個並べて配置させている。つまり、回転子スロット740d(スロット全体に銅バー730dが挿入される)が合計8個、アルミバー730aが形成される回転子スロット740aが合計22個で、合わせて30個の回転子スロットを有している。
The
変形例10の単相誘導電動機1100の起動トルク特性は、図19に示す起動トルク特性と略同等である。
The starting torque characteristic of the single
図19において、前述の図9と同様に、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約45度及び約225度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最大となっている。図9の特性図と比べても、更に大きな起動トルク特性を持つことがわかる。 In FIG. 19, as in FIG. 9 described above, changing the angle α changes the starting torque characteristic, and the starting torque (starting torque ratio) becomes maximum at a position where α is about 45 degrees and about 225 degrees. Yes. Compared to the characteristic diagram of FIG. 9, it can be seen that the starting torque characteristic is even greater.
本実施の形態では、角度αが約45度の位置になるように、回転子スロット740d(スロット全体に銅バー730dが挿入される)を180度ずれた位置にも配置することで、更に起動トルク特性が良好となり、交流電源の電圧が低くなった状態でも起動が可能な、信頼性の高い単相誘導電動機1100を得ることができる。
In this embodiment, the
次に、変形例11の単相誘導電動機1200について、図50乃至図52を参照しながら説明する。
Next, a single
図50乃至図52は実施の形態1を示す図で、図50は変形例11の単相誘導電動機1200の横断面図、図51は図50のI部拡大図、図52は図50のJ部拡大図である。
50 to 52 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 50 is a cross-sectional view of the single-
図50に示す変形例11の単相誘導電動機1200は、図44に示す単相誘導電動機1000と比べると、固定子12の中心軸に対して、回転子1011の中心軸(回転軸)が右下にずれた位置(偏心)に設けられている。回転子1011の形状は図44と同一であり、回転子スロット740d(スロット全体に銅バー730dが挿入される)及び回転子スロット740a(アルミバー730aが形成される)からなる非対称配置の回転子スロットを有しており、図44に示すように、角度αは45度である。
Compared with the single-
図50において、回転子1011が時計回りに回転する場合、図中下向きの補助巻線磁束に対して、回転子1011の偏心位置をβと設定すると、図50に示す単相誘導電動機900はβ=45度である。
50, when the
固定子12に対して回転子1011を偏心させた位置に配置しているため、固定子12と回転子1011の間の空隙寸法が一定ではなく、図42、図43に示すように、空隙60a(図41のG部、図42に拡大図を示す)と空隙60b(図41のH部、図43に拡大図を示す)の径方向寸法が異なる。例えば、空隙60aの径方向寸法Gaを0.7mm、空隙60bの径方向寸法Gbを0.3mmに設定するが、この寸法は一例であり、この限りではない。
Since the
単相誘導電動機1200の起動トルク特性は、図23に示した起動トルク特性と略同等である。即ち、図23において、偏心位置βを変更することで、起動トルクが変化しており、偏心位置β=45度の位置、つまり回転子スロット740c(銅バー730c−1が挿入される)が配置された位置に回転子1011を偏心させることで起動トルクを更に大きくすることができる。
The starting torque characteristic of the single
起動トルクが改善するということは、単相誘導電動機1200に印加される交流電源の電圧が低くなった場合でも起動することが可能な、信頼性の高い単相誘導電動機1200を得ることができる。
The improvement of the starting torque means that a highly reliable single-
次に、変形例12の単相誘導電動機1300について、図53乃至図57を参照しながら説明する。
Next, a single
図53乃至図57は実施の形態1を示す図で、図53は変形例12の単相誘導電動機1300の横断面図、図54は図53のK部拡大図、図55は回転子1311の横断面図、図56は回転子鉄心1311aの横断面図、図57(a)は回転子大スロット40fの横断面図、図57(b)は回転子小スロット40eの横断面図である。
53 to 57 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 53 is a cross-sectional view of a single-
これまで説明してきた単相誘導電動機100〜1200は、回転子スロット(例えば、回転子スロット40a,40c)が同じ形状である。変形例12の単相誘導電動機1300の回転子スロットは、銅バーを挿入する回転子スロットを他の回転子スロットよりも面積を大きくする点に特徴がある。何らかな理由(例えば、銅とアルミの比重の違いによる回転子のアンバランス)で、銅バーの断面積(重量)を大きくできない場合に有効である。
In the single-
変形例12の単相誘導電動機1300は、固定子12と、固定子12の内周側に空隙60(図54参照)を介して設けられる回転子1311とを備える。
A single-
固定子12は、単相誘導電動機100のものと同じ故、説明を省略する。
Since the
回転子1311は回転子鉄心1311aとかご形二次導体(バー(例えば、アルミバーもしくは銅バーが挿入されるアルミバー))と、エンドリング32(図8参照)とで構成される)を備える。固定子12と回転子1311との間の空隙60は、例えば、径方向寸法が0.2〜2.0mm程度である。
The
回転子鉄心1311aは、固定子鉄心12aと同様に板厚が0.1〜1.5mmの電磁鋼板(例えば、無方向性電磁鋼板(鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの))を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層して製作される。通常、固定子鉄心12aの内側(内周側)の部分の電磁鋼板を利用する。
As with the
一般的に回転子鉄心1311aは固定子鉄心12aと同一の材料から打ち抜くことが多いが、回転子鉄心1311aは固定子鉄心12aと材料を変えても構わない。
In general, the
回転子鉄心1311aには半径方向外周側に、回転子鉄心1311aの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット40eと、回転子大スロット40fからなる回転子スロットを有する。
The
図53(図56)の例では、回転子スロットの数は、回転子小スロット40e(図57(b)参照)が26個、回転子大スロット40f(図57(a)参照)が4個であり、合わせて30個である。結局、図53の単相誘導電動機1300は、固定子鉄心12aのスロット数が24、回転子鉄心1311aの総スロット数が30の組合せである。但し、これは一例であり、固定子鉄心12aのスロット数と、回転子鉄心1311aのスロット数の組合せは、この限りではない。
In the example of FIG. 53 (FIG. 56), the number of rotor slots is 26 for the
回転子小スロット40eには、導電性材料であるアルミが鋳込まれており(アルミダイキャスティング)、アルミバー30e(図55参照)を形成する。
Aluminum, which is a conductive material, is cast in the rotor
回転子大スロット40fには、先ず断面形状が略円形の銅バー30gが挿入される。その後、導電性材料であるアルミが鋳込まれており(アルミダイキャスティング)、アルミバー30fが形成されて銅バー30gが固定される(図55参照)。銅バー30gは、断面形状が略円形でなくてもよい。また、銅バー30gの回転子大スロット40f内での位置は、図55では回転子鉄心1311aの外周側にしているが、その位置は問わない。
First, a
アルミバー30e(26個)、銅バー30gが挿入されるアルミバー30f(4個)は、回転子1311の積層方向両端面に設けられたエンドリング32(図8参照)と共にかご形二次導体を形成する。
The aluminum bars 30e (26 pieces) and the
図53に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子1311の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子大スロット40fの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)。単相誘導電動機1300の停止時、もしくは始動時に上記位置関係になるようにしている。
As shown in FIG. 53, the direction of the auxiliary winding magnetic flux generated by the auxiliary winding 20a is downward, the direction of the main winding magnetic flux generated by the main winding 20b is rightward, and the rotation direction of the
単相誘導電動機1300の起動トルク特性は、図9に示す起動トルク特性と略同等になる。
The starting torque characteristic of the single
図9において、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約45度及び約225度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最大となり、またαが約135度及び約315度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最小となることがわかる。二極の単相誘導電動機1300であるため、180度毎に周期性を持つ。
In FIG. 9, when the angle α is changed, the starting torque characteristic changes, and the starting torque (starting torque ratio) becomes maximum when α is about 45 degrees and about 225 degrees, and α is about 135 degrees and about 315. It can be seen that the starting torque (starting torque ratio) is minimized at the position of degrees. Since it is a two-pole single-
単相誘導電動機の場合、起動時において、補助巻線20aに流れる補助巻線電流に対して、主巻線20bに流れる主巻電電流が非常に大きく、つまり、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束に対して、主巻線20bで生成された主巻線磁束が大きくなり、それぞれの合成磁界からなる二極の回転磁界は、交番磁界に近い楕円磁界となる傾向がある。 In the case of a single-phase induction motor, the main winding electric current flowing through the main winding 20b is much larger than the auxiliary winding current flowing through the auxiliary winding 20a at the time of start-up, that is, generated by the auxiliary winding 20a. The main winding magnetic flux generated by the main winding 20b is larger than the auxiliary winding magnetic flux, and the dipolar rotating magnetic field composed of the combined magnetic fields tends to be an elliptical magnetic field close to an alternating magnetic field.
楕円磁界の影響により、回転子スロットを、回転子大スロット40fと回転子小スロット40eからなる非対称に配置するとともに、回転子小スロット40eにはアルミバー30e(図55参照)が形成され、且つ回転子大スロット40fには銅バー30gとともにアルミバー30fが形成されることにより、図9に示すように、角度αに対する起動トルク特性が変化することになる。
Due to the influence of the elliptical magnetic field, the rotor slot is asymmetrically formed by the rotor
本実施の形態では、角度αが約45度の位置になるように、回転子大スロット40fを配置することで、起動トルク特性が良好となり、信頼性の高い単相誘導電動機1300を得ることができる。
In the present embodiment, by arranging the rotor
図9に示すように、角度αが約45度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最大となり、最も良好な起動特性を示しているが、角度αは、20〜70度の範囲であれば、良好な起動特性を得ることが可能である。 As shown in FIG. 9, the starting torque (starting torque ratio) is maximized at a position where the angle α is about 45 degrees, which shows the best starting characteristics. Thus, it is possible to obtain good starting characteristics.
前述の通り、起動トルク特性は180度の周期性を持つため、角度αは、200〜250度の範囲に設定しても同様の特性を示す。 As described above, since the starting torque characteristic has a periodicity of 180 degrees, even if the angle α is set in the range of 200 to 250 degrees, the same characteristic is exhibited.
また、回転子スロットを非対称に配置することにより起動トルクが改善するが、回転子スロットが全て同じ形状であるものと同等の起動トルクで良い場合は、固定子鉄心12a及び回転子鉄心1311aの積層枚数(積層厚さ)を少なくすることが可能である。
Further, the starting torque is improved by arranging the rotor slots asymmetrically. However, if the starting torque is equivalent to that of the rotor slots having the same shape, the
固定子鉄心12a及び回転子鉄心1311aの積層枚数が少なくなると、電磁鋼板の使用量が減ると共に、主巻線20b及び補助巻線20aの周長が減ることに伴う、巻線の使用量も削減することができ、低コストな単相誘導電動機1300を得ることができる。更には、電磁鋼板及び巻線の使用量削減による、軽量な単相誘導電動機1300を得ることができる。
When the number of
尚、図55に示す回転子鉄心1311aは、回転子小スロット40eに対して、回転子大スロット40fを周方向の幅を広げて面積を大きくしたが、径方向の長さを長くして面積を大きくしてもよい。
The
図58乃至図60は実施の形態1を示す図で、図58は径方向に長い回転子大スロット40hを設けた回転子1311の横断面図、図59は径方向に長い回転子大スロット40hを設けた回転子鉄心1311aの横断面図、図60(a)は回転子大スロット40hの横断面図、図60(b)は回転子小スロット40eの横断面図である。
58 to 60 show the first embodiment. FIG. 58 is a cross-sectional view of the
図58に示す回転子1311は、回転子鉄心1311aの半径方向外周側に、回転子鉄心1311aの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット40eと、回転子大スロット40hからなる回転子スロットを有する。
A
図58の例でも、回転子スロットの数は、回転子小スロット40e(図60(b)参照)が26個、回転子大スロット40h(図60(a)参照)が4個であり、合わせて30個である。
In the example of FIG. 58, the number of rotor slots is 26 for the
回転子大スロット40f(図57(a)参照)は回転子小スロット40eに対して周方向に面積を拡大しているが、回転子大スロット40h(図60(a)参照)は、回転子小スロット40eに対して径方向に面積を拡大している。
The rotor
回転子小スロット40eには、導電性材料であるアルミが鋳込まれており(アルミダイキャスティング)、アルミバー30e(図58参照)を形成する。
Aluminum, which is a conductive material, is cast in the rotor
回転子大スロット40hには、先ず断面形状が略円形の銅バー30gが挿入される。その後、導電性材料であるアルミが鋳込まれており(アルミダイキャスティング)、アルミバー30fが形成されて銅バー30gが固定される(図58参照)。銅バー30gは、断面形状が略円形でなくてもよい。また、銅バー30gの回転子大スロット40h内での位置は、図58では回転子鉄心1311aの外周側にしているが、その位置は問わない。
First, a
図58のような構成でも、図9に示す起動トルク特性と略同等の特性が得られる。 Even with the configuration as shown in FIG. 58, characteristics substantially equivalent to the starting torque characteristics shown in FIG. 9 can be obtained.
次に、変形例13の単相誘導電動機1400について、図61乃至図63を参照しながら説明する。
Next, a single
図61乃至図63は実施の形態1を示す図で、図61は変形例13の単相誘導電動機1400の横断面図、図62は回転子1411の横断面図、図63は回転子鉄心1411aの横断面図である。
61 to 63 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 61 is a cross-sectional view of a single-
図61乃至図63に示す変形例13の単相誘導電動機1400は、図53に示す単相誘導電動機1300と比べると、回転子1411の形状が異なる(図62参照)。
The single-
回転子1411は、角度α=45度(補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子1411の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子大スロット40fの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している)に4個並べて配置された回転子大スロット40f(銅バー30gが挿入される回転子スロット)を、180度ずれた位置にも4個並べて配置させている。つまり、回転子大スロット40f(銅バー30gが挿入される回転子スロット)が合計8個、アルミバー30eが形成される回転子小スロット40eが合計22個で、合わせて30個の回転子スロットを有している。
The
変形例13の単相誘導電動機1400の起動トルク特性は、図19に示す起動トルク特性と略同等である。
The starting torque characteristic of the single-
図19において、前述の図9と同様に、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約45度及び約225度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最大となっている。図9の特性図と比べても、更に大きな起動トルク特性を持つことがわかる。 In FIG. 19, as in FIG. 9 described above, changing the angle α changes the starting torque characteristic, and the starting torque (starting torque ratio) becomes maximum at a position where α is about 45 degrees and about 225 degrees. Yes. Compared to the characteristic diagram of FIG. 9, it can be seen that the starting torque characteristic is even greater.
本実施の形態では、角度αが約45度の位置になるように、回転子大スロット40f(銅バー30gが挿入される回転子スロット)を180度ずれた位置にも配置することで、更に起動トルク特性が良好となり、交流電源の電圧が低くなった状態でも起動が可能な、信頼性の高い単相誘導電動機1400を得ることができる。
In the present embodiment, the rotor
図64、図65は実施の形態1を示す図で、図64は径方向に長い回転子大スロット40hを設けた回転子1411の横断面図、図65は径方向に長い回転子大スロット40hを設けた回転子鉄心1411aの横断面図である。
64 and 65 show the first embodiment. FIG. 64 is a cross-sectional view of the
変形例13の単相誘導電動機1400においても、回転子大スロットは、周方向だけではなく、回転子小スロット40eよりも径方向に長い形状にしてもよい。
Also in the single-
図64に示す回転子1411は、回転子鉄心1411a(図65)の半径方向外周側に、回転子鉄心1411aの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット40eと、径方向に長い回転子大スロット40hからなる回転子スロットを有する。
A
図64、図65の例でも、回転子スロットの数は、回転子小スロット40e(図60(b)参照)が22個、回転子大スロット40h(図60(a)参照)が8個であり、合わせて30個である。
64 and 65, the number of rotor slots is 22 for the
図64のような構成でも、図23に示す起動トルク特性と略同等の特性が得られる。 Even with the configuration as shown in FIG. 64, characteristics substantially equivalent to the starting torque characteristics shown in FIG. 23 can be obtained.
次に、変形例14の単相誘導電動機1500について、図66乃至図68を参照しながら説明する。
Next, a single-
図66乃至図68は実施の形態1を示す図で、図66は変形例14の単相誘導電動機1500の横断面図、図67は図66のL部拡大図、図68は図66のM部拡大図である。
66 to 68 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 66 is a cross-sectional view of the single-
図66に示す変形例14の単相誘導電動機1500は、図53に示す単相誘導電動機1300と比べると、固定子12の中心軸に対して、回転子1311の中心軸(回転軸)が右下にずれた位置(偏心)に設けられている。回転子1311の形状は図53と同一であり、回転子大スロット40f(銅バー30gが挿入される回転子スロット)及び回転子小スロット40e(アルミバー30eが形成される)からなる非対称配置の回転子スロットを有しており、図53に示すように、角度αは45度である。
66, the single-
図66において、回転子1311が時計回りに回転する場合、図中下向きの補助巻線磁束に対して、回転子1311の偏心位置をβと設定すると、図66に示す単相誘導電動機1500は、β=45度である。
66, when the
固定子12に対して回転子1311を偏心させた位置に配置しているため、固定子12と回転子1311の間の空隙寸法が一定ではなく、図67、図68に示すように、空隙60a(図66のL部、図67に拡大図を示す)と空隙60b(図66のM部、図68に拡大図を示す)の径方向寸法が異なる。例えば、空隙60aの径方向寸法Gaを0.7mm、空隙60bの径方向寸法Gbを0.3mmに設定するが、この寸法は一例であり、この限りではない。
Since the
変形例14の単相誘導電動機1500の起動トルク特性は、図23に示す起動トルク特性と略同等である。
The starting torque characteristic of the single
図23において、偏心位置βを変更することで、起動トルクが変化しており、偏心位置β=45度の位置、つまり回転子スロット40c(銅バー30cが挿入される回転子スロット)が配置された位置に回転子1311を偏心させることで起動トルクを更に大きくすることができる。
In FIG. 23, the starting torque is changed by changing the eccentric position β, and the position of the eccentric position β = 45 degrees, that is, the
図66の例では、偏心位置β=45度の場合について説明したが、βは0〜60度程度の範囲であれば、起動特性が良好な単相誘導電動機300を得ることができる。
In the example of FIG. 66, the case where the eccentric position β = 45 degrees has been described. However, if β is in the range of about 0 to 60 degrees, the single-
起動トルクが改善するということは、単相誘導電動機1500に印加される交流電源の電圧が低くなった場合でも起動することが可能な、信頼性の高い単相誘導電動機1500を得ることができる。
The improvement of the starting torque means that a reliable single-
次に、変形例15の単相誘導電動機1600について、図図69乃至図71を参照しながら説明する。
Next, a single
図69乃至図71は実施の形態1を示す図で、図69は変形例15の単相誘導電動機1600の横断面図、図70は図69のN部拡大図、図71は図69のP部拡大図である。
69 to 71 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 69 is a cross-sectional view of a single-
図69に示す径方向に長い回転子大スロット40hを設けた変形例15の単相誘導電動機1600は、図66に示す単相誘導電動機1500と比べると、回転子大スロットの形状が異なる。図66に示す単相誘導電動機1500では、回転子大スロット40hが回転子小スロット40eよりも周方向の幅が大きい構成であるが、図69に示す径方向に長い回転子大スロット40hを設けた変形例15の単相誘導電動機1600では、回転子大スロット40hが回転子小スロット40eよりも径方向の長さが長い構成である。
The single-
このように、回転子小スロット40eよりも径方向の長さが長い回転子大スロット40hを用い、固定子12に対して回転子1311を偏心させた位置に配置し、固定子12と回転子1311の間の空隙寸法が一定ではなく、図70、図71に示すように、空隙60a(図69のN部、図70に拡大図を示す)と空隙60b(図69のP部、図71に拡大図を示す)の径方向寸法が異なる。例えば、空隙60aの径方向寸法Gaを0.7mm、空隙60bの径方向寸法Gbを0.3mmに設定する。このような構成においても、図29に示す起動トルク特性と略同等の起動トルク特性が得られる。
As described above, the rotor
次に、変形例16の単相誘導電動機1700について、図図72乃至図77を参照しながら説明する。
Next, a single
図72乃至図77は実施の形態1を示す図で、図72は変形例16の単相誘導電動機1700の横断面図、図73は回転子1711の横断面図、図74は図73のQ部拡大図(銅バー入りアルミバー730fの横断面図)、図75はアルミバー730aの横断面図、図76は回転子鉄心1711aの横断面図、図77(a)は回転子大スロット740fの横断面図、図77(b)は回転子小スロット740a−0の横断面図である。
72 to 77 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 72 is a cross-sectional view of a single-
図72に示す変形例16の単相誘導電動機1700は、図33に示す変形例6の単相誘導電動機700と同様、回転子1711が、二重かご形である。
In the single-
変形例16の単相誘導電動機1700は、固定子12と、回転子1711とを備える。固定子12は、単相誘導電動機100(図1)のものと同じである。回転子1711は、回転子鉄心1711aと、二重かご形導体とを備える。
A single-
回転子鉄心1711aには半径方向外周側に、回転子鉄心1711aの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット740a−0(アルミバーが形成されるスロット)と、回転子大スロット740f(銅バーが挿入されるスロット)とが形成されている。
The
回転子大スロット740f(銅バーが挿入されるスロット)は、回転子小スロット740a−0(アルミバーが形成されるスロット)よりも面積が大きい。回転子大スロット740fは、回転子小スロット740a−0よりも周方向に長い形状である。
The rotor
図77(a)に示すように、回転子大スロット740fは、回転子鉄心1711aの外周縁に沿って設けられる外層スロット740f−1と、外層スロット740f−1の内周側に設けられる内層スロット740f−2と、外層スロット740f−1と内層スロット740f−2を連結する連結スロット740f−3とからなる。
As shown in FIG. 77 (a), the rotor
図74に示すように、回転子大スロット740fには、銅バー入りアルミバー730fが形成される。即ち、外層スロット740f−1に、外層アルミバー730f−1が形成されるとともに、内層スロット740f−2に、銅バー730g−1が挿入されるとともに内層アルミバー730f−2が形成される。連結スロット740f−3にも、アルミが鋳込まれ、連結アルミバー730f−3が形成される。
As shown in FIG. 74, a copper bar-containing
また、図77(b)に示すように、回転子小スロット740a−0は、回転子鉄心1711aの外周縁に沿って設けられる外層スロット740a−1と、外層スロット740a−1の内周側に設けられた内層スロット740a−2と、外層スロット740a−1と内層スロット740a−2を連結する連結スロット740a−3とからなる。
In addition, as shown in FIG. 77 (b), the rotor
回転子小スロット740a−0には、アルミのみが鋳込まれる。外層スロット740a−1に、外層アルミバー730a−1が形成されるとともに、内層スロット740a−2に、内層アルミバー730a−2が形成される。連結スロット740a−3にも、アルミが鋳込まれて、連結アルミバー730a−3が形成される(図75参照)。
Only aluminum is cast into the rotor
図72(図76)の例では、回転子スロットの数は、回転子小スロット740a−0(アルミバーが形成されるスロット)が26個、回転子大スロット740f(銅バーが挿入されるスロット)が4個であり、合わせて30個である。結局、図72の単相誘導電動機1700は、固定子鉄心12aのスロット数が24、回転子鉄心1711aの総スロット数が30の組合せである。
In the example of FIG. 72 (FIG. 76), the number of rotor slots is 26
アルミバー730a(26個)、銅バー入りアルミバー730f(4個)は、回転子1711の積層方向両端面に設けられたエンドリング32(図9参照)と共に二重かご形二次導体を形成する。
The aluminum bars 730a (26 pieces) and the copper bars-containing
図72、図73に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子1711の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子大スロット740fの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)。
72 and 73, the direction of the auxiliary winding magnetic flux generated by the auxiliary winding 20a is directed downward, the direction of the main winding magnetic flux generated by the main winding 20b is directed rightward, and the rotation direction of the
二重かご形状の回転子1711を有する単相誘導電動機1700は、以下に示すような一般的な特徴を有する。即ち、起動時はすべり周波数(回転磁界の周波数と回転子1711の回転数との差)が高くなる。内層アルミバー(例えば、内層アルミバー730a−2)の漏れ磁束は、外層アルミバー(例えば、外層アルミバー730a−1)の漏れ磁束より多くなる。すべり周波数が大きい起動時には、リアクタンス分により電流分布が決まり、二次電流は外層アルミバー(例えば、外層アルミバー730a−1)に主に流れる。そのため、二次抵抗が大きくなることにより起動トルクが増大して起動特性が改善される。
A single-
また通常運転時は、すべり周波数が低いので、二次電流はアルミバー全体に流れるため、アルミ断面積が大きくなり、二次抵抗が小さくなる。従って、二次銅損が低くなることで、高効率化が実現できるという特性を有している。 During normal operation, since the slip frequency is low, the secondary current flows through the entire aluminum bar, so that the aluminum cross-sectional area increases and the secondary resistance decreases. Therefore, the secondary copper loss is reduced, and thus the efficiency can be improved.
それに加えて、変形例16の単相誘導電動機1700は、図72、図73に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子1711の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子大スロット740fの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)ので、図9に示した起動トルク特性を有し、さらに起動トルク特性が改善される。
In addition, as shown in FIGS. 72 and 73, the single-
次に、変形例17の単相誘導電動機1800について、図78乃至図82を参照しながら説明する。
Next, a single
図78乃至図82は実施の形態1を示す図で、図78は変形例17の単相誘導電動機1800の横断面図、図79は回転子1811の横断面図、図80は図79のR部拡大図(銅バー入りアルミバー730hの横断面図)、図81は回転子鉄心1811aの横断面図、図82(a)は回転子大スロット740hの横断面図、図82(b)は回転子小スロット740a−0の横断面図である。
78 to 82 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 78 is a transverse sectional view of a single-
図78に示す変形例17の単相誘導電動機1800は、図72に示す変形例16の単相誘導電動機1700と同様、回転子1711が、二重かご形であるが、銅バー入りアルミバー730hが形成される回転子大スロット740hが、径方向に長く形成されている。
78, the single-
変形例17の単相誘導電動機1800は、固定子12と、回転子1811とを備える。固定子12は、単相誘導電動機100(図1)のものと同じである。回転子1811は、回転子鉄心1811aと、二重かご形導体とを備える。
A single-
回転子鉄心1811aには半径方向外周側に、回転子鉄心1811aの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット740a−0(アルミバーが形成されるスロット)と、回転子大スロット740h(銅バーが挿入されるスロット)とが形成されている。
The
回転子大スロット740h(銅バーが挿入されるスロット)は、回転子小スロット740a−0(アルミバーが形成されるスロット)よりも面積が大きい。回転子大スロット740hは、回転子小スロット740a−0よりも径方向に長い形状である。
The rotor
図82(a)に示すように、回転子大スロット740hは、回転子鉄心1811aの外周縁に沿って設けられる外層スロット740h−1と、外層スロット740h−1の内周側に設けられる内層スロット740h−2と、外層スロット740h−1と内層スロット740h−2を連結する連結スロット740h−3とからなる。
As shown in FIG. 82 (a), the rotor
図79、図80に示すように、回転子大スロット740hには、銅バー入りアルミバー730hが形成される。即ち、外層スロット740h−1に、外層アルミバー730h−1が形成されるとともに、内層スロット740h−2に、銅バー730j−1が挿入されるとともに内層アルミバー730h−2が形成される。連結スロット740h−3にも、アルミが鋳込まれ、連結アルミバー730h−3が形成される。
As shown in FIGS. 79 and 80, an
また、図82(b)に示すように、回転子小スロット740a−0は、回転子鉄心1711aの外周縁に沿って設けられる外層スロット740a−1と、外層スロット740a−1の内周側に設けられた内層スロット740a−2と、外層スロット740a−1と内層スロット740a−2を連結する連結スロット740a−3とからなる。
Further, as shown in FIG. 82 (b), the rotor
回転子小スロット740a−0には、アルミのみが鋳込まれる。外層スロット740a−1に、外層アルミバー730a−1が形成されるとともに、内層スロット740a−2に、内層アルミバー730a−2が形成される。連結スロット740a−3にも、アルミが鋳込まれて、連結アルミバー730a−3が形成される(図75参照)。
Only aluminum is cast into the rotor
図78(図81)の例では、回転子スロットの数は、回転子小スロット740a−0(アルミバーが形成されるスロット)が26個、回転子大スロット740h(銅バーが挿入されるスロット)が4個であり、合わせて30個である。結局、図78の単相誘導電動機1800は、固定子鉄心12aのスロット数が24、回転子鉄心1811aの総スロット数が30の組合せである。
In the example of FIG. 78 (FIG. 81), the number of rotor slots is 26
アルミバー730a(26個)、銅バー入りアルミバー730h(4個)は、回転子1811の積層方向両端面に設けられたエンドリング32(図9参照)と共に二重かご形二次導体を形成する。
Aluminum bars 730a (26 pieces) and copper bars-containing
図78、図79に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子1811の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子大スロット740hの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)。
78 and 79, the direction of the auxiliary winding magnetic flux generated by the auxiliary winding 20a is directed downward, the direction of the main winding magnetic flux generated by the main winding 20b is directed rightward, and the rotation direction of the
二重かご形状の回転子1811を有する単相誘導電動機1800は、既に述べたように、起動時はすべり周波数(回転磁界の周波数と回転子1811の回転数との差)が高くなる。内層アルミバー(例えば、内層アルミバー730a−2)の漏れ磁束は、外層アルミバー(例えば、外層アルミバー730a−1)の漏れ磁束より多くなる。すべり周波数が大きい起動時には、リアクタンス分により電流分布が決まり、二次電流は外層アルミバー(例えば、外層アルミバー730a−1)に主に流れる。そのため、二次抵抗が大きくなることにより起動トルクが増大して起動特性が改善される。
As described above, the single-
また通常運転時は、すべり周波数が低いので、二次電流はアルミバー全体に流れるため、アルミ断面積が大きくなり、二次抵抗が小さくなる。従って、二次銅損が低くなることで、高効率化が実現できるという特性を有している。 During normal operation, since the slip frequency is low, the secondary current flows through the entire aluminum bar, so that the aluminum cross-sectional area increases and the secondary resistance decreases. Therefore, the secondary copper loss is reduced, and thus the efficiency can be improved.
それに加えて、変形例17の単相誘導電動機1800は、図78、図79に示すように、補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子1811の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子大スロット740hの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している(角度α=45度)ので、図9に示した起動トルク特性を有し、さらに起動トルク特性が改善される。
In addition, as shown in FIGS. 78 and 79, the single-
次に、変形例18の単相誘導電動機1900について、図83乃至図85を参照しながら説明する。
Next, a single-
図83乃至図85は実施の形態1を示す図で、図83は変形例18の単相誘導電動機1900の横断面図、図84は回転子1911の横断面図、図85は回転子鉄心1911aの横断面図である。
83 to 85 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 83 is a cross-sectional view of a single-
図83乃至図85に示す変形例18の単相誘導電動機1900は、図72に示す単相誘導電動機1700と比べると、回転子1911の形状が異なる(図84参照)。
The single-
回転子1911は、角度α=45度(補助巻線20aで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線20bで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子1911の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される4個の回転子大スロット40fの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、45度遅れた位置に並べて配置している)に4個並べて配置された回転子大スロット740f(銅バー730g−1が挿入される回転子スロット)を、180度ずれた位置にも4個並べて配置させている。つまり、回転子大スロット740f(銅バー730g−1が挿入される回転子スロット)が合計8個、アルミバー730aが形成される回転子小スロット740a−0が合計22個で、合わせて30個の回転子スロットを有している。
The
変形例18の単相誘導電動機1900の起動トルク特性は、図19に示す起動トルク特性と略同等である。
The starting torque characteristic of the single-
図19において、前述の図9と同様に、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約45度及び約225度の位置で起動トルク(起動トルク比)が最大となっている。図9の特性図と比べても、更に大きな起動トルク特性を持つことがわかる。 In FIG. 19, as in FIG. 9 described above, changing the angle α changes the starting torque characteristic, and the starting torque (starting torque ratio) becomes maximum at a position where α is about 45 degrees and about 225 degrees. Yes. Compared to the characteristic diagram of FIG. 9, it can be seen that the starting torque characteristic is even greater.
本実施の形態では、角度αが約45度の位置になるように、回転子大スロット740f(銅バー730g−1が挿入される回転子スロット)を180度ずれた位置にも配置することで、更に起動トルク特性が良好となり、交流電源の電圧が低くなった状態でも起動が可能な、信頼性の高い単相誘導電動機1900を得ることができる。
In the present embodiment, the rotor
次に、変形例19の単相誘導電動機2000について、図86乃至図88を参照しながら説明する。
Next, a single
図86乃至図88は実施の形態1を示す図で、図86は変形例19の単相誘導電動機2000の横断面図、図87は回転子2011の横断面図、図88は回転子鉄心2011aの横断面図である。
86 to 88 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 86 is a transverse sectional view of a single-
変形例18の単相誘導電動機1900においても、回転子大スロットは、周方向だけではなく、回転子小スロット740a−0よりも径方向に長い形状にしてもよい。
Also in the single-
図86、図87に示す回転子2011は、回転子鉄心2011a(図88)の半径方向外周側に、回転子鉄心2011aの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット740a−0と、径方向に長い回転子大スロット740hからなる回転子スロットを有する。
86 and 87, a rotor
図86乃至図88の例でも、回転子スロットの数は、回転子小スロット740a−0が22個、回転子大スロット740hが8個であり、合わせて30個である。
In the example of FIGS. 86 to 88, the number of rotor slots is 22 for the
図86のような構成でも、図23に示す起動トルク特性と略同等の特性が得られる。 Even with the configuration as shown in FIG. 86, characteristics substantially equivalent to the starting torque characteristics shown in FIG. 23 can be obtained.
次に、変形例20の単相誘導電動機2100について、図89乃至図91を参照しながら説明する。
Next, a single-
図89乃至図91は実施の形態1を示す図で、図89は変形例20の単相誘導電動機2100の横断面図、図90は図89のS部拡大図、図91は図89のT部拡大図である。
FIGS. 89 to 91 are diagrams showing the first embodiment, FIG. 89 is a transverse sectional view of the single-
図89に示す変形例20の単相誘導電動機2100は、図72に示す単相誘導電動機1700と比べると、固定子12の中心軸に対して、回転子1711の中心軸(回転軸)が右下にずれた位置(偏心)に設けられている。回転子1711の形状は図89と同一であり、回転子大スロット740f(銅バー730g−1が挿入される回転子スロット)及び回転子小スロット740a−0(アルミバー730aが形成される)からなる非対称配置の回転子スロットを有しており、図72に示すように、角度αは45度である。
The single-
図89において、回転子1711が時計回りに回転する場合、図中下向きの補助巻線磁束に対して、回転子1711の偏心位置をβと設定すると、図89に示す単相誘導電動機2100は、β=45度である。
89, when the
固定子12に対して回転子1711を偏心させた位置に配置しているため、固定子12と回転子1711の間の空隙寸法が一定ではなく、図90、図91に示すように、空隙60a(図89のS部、図90に拡大図を示す)と空隙60b(図89のT部、図91に拡大図を示す)の径方向寸法が異なる。例えば、空隙60aの径方向寸法Gaを0.7mm、空隙60bの径方向寸法Gbを0.3mmに設定するが、この寸法は一例であり、この限りではない。
Since the
変形例14の単相誘導電動機2100の起動トルク特性は、図23に示す起動トルク特性と略同等である。
The starting torque characteristic of the single-
図23において、偏心位置βを変更することで、起動トルクが変化しており、偏心位置β=45度の位置、つまり回転子スロット40c(銅バー30cが挿入される回転子スロット)が配置された位置に回転子1711を偏心させることで起動トルクを更に大きくすることができる。
In FIG. 23, the starting torque is changed by changing the eccentric position β, and the position of the eccentric position β = 45 degrees, that is, the
図89の例では、偏心位置β=45度の場合について説明したが、βは0〜60度程度の範囲であれば、起動特性が良好な単相誘導電動機2100を得ることができる。
In the example of FIG. 89, the case where the eccentric position β = 45 degrees has been described. However, if β is in the range of about 0 to 60 degrees, a single-
起動トルクが改善するということは、単相誘導電動機2100に印加される交流電源の電圧が低くなった場合でも起動することが可能な、信頼性の高い単相誘導電動機2100を得ることができる。
The improvement of the starting torque means that a reliable single-
次に、変形例21の単相誘導電動機2200について、図92乃至図94を参照しながら説明する。
Next, a single-
図92乃至図94は実施の形態1を示す図で、図92は変形例21の単相誘導電動機2200の横断面図、図93は図92のU部拡大図、図94は図93のV部拡大図である。
92 to 94 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 92 is a cross-sectional view of the single-
図92に示す径方向に長い回転子大スロット40hを設けた変形例21の単相誘導電動機2200は、図89に示す単相誘導電動機2100と比べると、回転子大スロットの形状が異なる。図89に示す単相誘導電動機2100では、回転子大スロット740fが回転子小スロット740a−0よりも周方向の幅が大きい構成であるが、図92に示す変形例21の単相誘導電動機2200では、回転子大スロット740hが回転子小スロット740a−0よりも径方向の長さが長い構成である。
The single-
このように、回転子小スロット740a−0よりも径方向の長さが長い回転子大スロット740hを用い、固定子12に対して回転子1811を偏心させた位置に配置し、固定子12と回転子1811の間の空隙寸法が一定ではなく、図93、図94に示すように、空隙60a(図92のU部、図93に拡大図を示す)と空隙60b(図92のV部、図94に拡大図を示す)の径方向寸法が異なる。例えば、空隙60aの径方向寸法Gaを0.7mm、空隙60bの径方向寸法Gbを0.3mmに設定する。このような構成においても、図29に示す起動トルク特性と略同等の起動トルク特性が得られる。
Thus, using the rotor
本発明の活用例として、密閉型圧縮機に用いられる単相誘導電動機がある。 As an application example of the present invention, there is a single-phase induction motor used in a hermetic compressor.
1 シリンダ、1a ベーン溝、1b シリンダ室、1c 背圧室、1d 切欠、2 ローリングピストン、2a 外周、2b 内周、3 ベーン、3a 先端、3b 側面部、4 主軸受け、5 副軸受け、7 吐出マフラ、8 ベーンスプリング、11 回転子、11a 回転子鉄心、11b 風穴部、11b−1 風穴部、11b−2 風穴部、11b−3 風穴部、11b−4 風穴部、11c 軸孔、12 固定子、12a 固定子鉄心、12b 固定子スロット、12c 固定子切欠、12d コアバック、12e ティース、12f 切欠、20 巻線、20a 補助巻線、20b 主巻線、21 吸入マフラ、22 吸入管、23 リード線、24 端子、25 吐出管、30a アルミバー、30c 銅バー、30d 銅バー、30e アルミバー、30f アルミバー、30g 銅バー、32 エンドリング、40a 回転子スロット、40c 回転子スロット、40d 回転子スロット、40e 回転子小スロット、40f 回転子大スロット、40h 回転子大スロット、50 回転軸、50a 偏心軸部、50b 主軸部、50c 副軸部、60 空隙、60a 空隙、60b 空隙、70 密閉容器、90 冷凍機油、100 単相誘導電動機、200 単相誘導電動機、211 回転子、211a 回転子鉄心、300 単相誘導電動機、400 単相誘導電動機、411 回転子、411a 回転子鉄心、500 単相誘導電動機、501 圧縮要素、510 ロータリ圧縮機、511 回転子、511a 回転子鉄心、600 単相誘導電動機、700 単相誘導電動機、711 回転子、711a 回転子鉄心、730a アルミバー、730a−1 外層アルミバー、730a−2 内層アルミバー、730a−3 連結アルミバー、730c 銅バー入りアルミバー、730c−1 銅バー、730d 銅バー、730f 銅バー入りアルミバー、730f−1 外層アルミバー、730f−2 内層アルミバー、730f−3 連結アルミバー、730g−1 銅バー、730h 銅バー入りアルミバー、730h−1 外層アルミバー、730h−2 内層アルミバー、730h−3 連結アルミバー、730j−1 銅バー、740a 回転子スロット、740a−0 回転子小スロット、740c 回転子スロット、740d 回転子スロット、740f 回転子大スロット、740f−1 外層スロット、740f−2 内層スロット、740f−3 連結スロット、740h 回転子大スロット、740h−1 外層スロット、740h−2 内層スロット、740h−3 連結スロット、800 単相誘導電動機、811 回転子、811a 回転子鉄心、900 単相誘導電動機、1000 単相誘導電動機、1011 回転子、1011a 回転子鉄心、1100 単相誘導電動機、1111 回転子、1111a 回転子鉄心、1200 単相誘導電動機、1300 単相誘導電動機、1311 回転子、1311a 回転子鉄心、1400 単相誘導電動機、1411 回転子、1411a 回転子鉄心、1500 単相誘導電動機、1600 単相誘導電動機、1700 単相誘導電動機、1711 回転子、1711a 回転子鉄心、1800 単相誘導電動機、1811 回転子、1811a 回転子鉄心、1900 単相誘導電動機、1911 回転子、1911a 回転子鉄心、2000 単相誘導電動機、2011 回転子、2011a 回転子鉄心、2100 単相誘導電動機、2200 単相誘導電動機。 1 cylinder, 1a vane groove, 1b cylinder chamber, 1c back pressure chamber, 1d notch, 2 rolling piston, 2a outer periphery, 2b inner periphery, 3 vane, 3a tip, 3b side surface portion, 4 main bearing, 5 sub bearing, 7 discharge Muffler, 8 vane spring, 11 rotor, 11a rotor core, 11b air hole part, 11b-1 air hole part, 11b-2 air hole part, 11b-3 air hole part, 11b-4 air hole part, 11c shaft hole, 12 stator , 12a Stator core, 12b Stator slot, 12c Stator notch, 12d Core back, 12e Teeth, 12f Notch, 20 windings, 20a Auxiliary winding, 20b Main winding, 21 Suction muffler, 22 Suction pipe, 23 Lead Wire, 24 terminals, 25 discharge pipe, 30a aluminum bar, 30c copper bar, 30d copper bar, 30e aluminum bar, 3 f Aluminum bar, 30 g Copper bar, 32 end ring, 40a Rotor slot, 40c Rotor slot, 40d Rotor slot, 40e Rotor small slot, 40f Rotor large slot, 40h Rotor large slot, 50 Rotating shaft, 50a Eccentric shaft part, 50b Main shaft part, 50c Secondary shaft part, 60 gap, 60a gap, 60b gap, 70 airtight container, 90 refrigerator oil, 100 single phase induction motor, 200 single phase induction motor, 211 rotor, 211a rotor core 300 single phase induction motor, 400 single phase induction motor, 411 rotor, 411a rotor core, 500 single phase induction motor, 501 compression element, 510 rotary compressor, 511 rotor, 511a rotor core, 600 single phase induction Electric motor, 700 single-phase induction motor, 711 rotor, 711a Trochanter core, 730a aluminum bar, 730a-1 outer layer aluminum bar, 730a-2 inner layer aluminum bar, 730a-3 connecting aluminum bar, 730c aluminum bar with copper bar, 730c-1 copper bar, 730d copper bar, 730f with copper bar Aluminum bar, 730f-1 outer layer aluminum bar, 730f-2 inner layer aluminum bar, 730f-3 connecting aluminum bar, 730g-1 copper bar, 730h Copper bar containing aluminum bar, 730h-1 outer layer aluminum bar, 730h-2 inner layer aluminum bar , 730h-3 Connecting aluminum bar, 730j-1 Copper bar, 740a Rotor slot, 740a-0 Rotor small slot, 740c Rotor slot, 740d Rotor slot, 740f Rotor large slot, 740f-1 Outer layer slot, 740f -2 inner layer slot, 74 f-3 connecting slot, 740h rotor large slot, 740h-1 outer layer slot, 740h-2 inner layer slot, 740h-3 connecting slot, 800 single phase induction motor, 811 rotor, 811a rotor core, 900 single phase induction motor , 1000 Single-phase induction motor, 1011 rotor, 1011a rotor core, 1100 single-phase induction motor, 1111 rotor, 1111a rotor core, 1200 single-phase induction motor, 1300 single-phase induction motor, 1311 rotor, 1311a rotor Iron core, 1400 single-phase induction motor, 1411 rotor, 1411a rotor iron core, 1500 single-phase induction motor, 1600 single-phase induction motor, 1700 single-phase induction motor, 1711 rotor, 1711a rotor core, 1800 single-phase induction motor, 1811 rotor, 1 11a rotor core 1900 single-phase induction motor, 1911 rotor, 1911a rotor core, 2000 single-phase induction motor, 2011 rotor, 2011a rotor core, 2100 single-phase induction motor, 2200 single-phase induction motor.
Claims (6)
前記回転子は、
所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定枚数積層して製作される回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周縁に沿って形成されると共に導電性材料が充填される回転子スロットと、
を具備し、
前記回転子スロットのうち電気抵抗率の低い導電性材料が充填された回転子スロットが所定の位置に所定個数連続して配置されるとともに、当該単相誘導電動機の起動時において、前記補助巻線に流れる電流により生成される補助巻線磁束の方向から、電気抵抗率の低い複数個の前記回転子スロットの中央部が、前記回転子の回転方向に対して、電気角で20度から70度の範囲で遅れた位置に設定された
ことを特徴とする単相誘導電動機。 A main winding in a plurality of stator slots formed along an inner periphery of the stator core magnetic steel sheets are manufactured by a predetermined number of stacked punched into a predetermined shape, a stator and an auxiliary winding has been inserted And a single-phase induction motor comprising a rotor disposed on the inner peripheral side of the stator via a gap,
The rotor is
A rotor core manufactured by laminating a predetermined number of electromagnetic steel sheets punched into a predetermined shape;
A rotor slot formed along an outer peripheral edge of the rotor core and filled with a conductive material;
Comprising
Of the rotor slots, a predetermined number of rotor slots filled with a conductive material having a low electrical resistivity are continuously arranged at predetermined positions , and the auxiliary winding is turned on when the single-phase induction motor is started. From the direction of the auxiliary winding magnetic flux generated by the current flowing through the rotor, the central portion of the plurality of rotor slots having low electrical resistivity is 20 to 70 degrees in electrical angle with respect to the rotation direction of the rotor. A single-phase induction motor characterized in that it is set at a position delayed within the range .
ことを特徴とする請求項1記載の単相誘導電動機。 The axis of rotation of said rotor with respect to the center axis of the stator, single-phase induction motor according to claim 1, characterized in that disposed eccentrically.
ことを特徴とする請求項2記載の単相誘導電動機。 The rotation axis of the rotor is delayed from 0 degree to 60 degrees in electrical angle with respect to the rotation direction of the rotor from the direction of the auxiliary winding magnetic flux generated by the current flowing through the auxiliary winding. single-phase induction motor according to claim 2, characterized in that it is eccentric to the position.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の単相誘導電動機。 The single-phase induction motor according to any one of claims 1 to 3 , wherein the cage secondary conductor is formed by performing aluminum die casting after the copper bar is filled.
回転軸の偏心軸部の偏心方向と、電気抵抗率の低い導電性材料が充填された前記回転子スロットの位置とが略一致するとともに、前記偏心軸部の偏心方向と前記主巻線及び前記補助巻線とが所定の位置関係に設定されることを特徴とする請求項5記載の密閉型圧縮機。 A hermetic compressor with a rotary compression element,
The eccentric direction of the eccentric shaft portion of the rotating shaft, together with the low conductivity material electrical resistivity and position of the rotor slot is filled substantially identical, the main winding and the eccentric direction of the eccentric shaft portion 6. The hermetic compressor according to claim 5, wherein the auxiliary winding is set in a predetermined positional relationship.
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