JP6610469B2 - Single phase induction motor - Google Patents

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Description

この発明は単相誘導電動機の固定子の構造に関する。   The present invention relates to a structure of a stator of a single phase induction motor.

近年、主巻線コイルおよび補助巻線コイルを含む固定子巻線とコンデンサとを具備する単相誘導電動機において、主巻線コイルが巻回される主巻線ティースの磁気飽和を防ぐため、ティース先端部の鍔部がティース基部の周方向幅の1/2以上に形成された単相誘導電動機が開示されている(例えば、特許文献1)。この単相誘導電動機では、固定子巻線を集中巻で巻回して構成されることによって、小型化を実現しつつ、磁気飽和による高調波電流の発生を抑制して振動および電磁音を低減している。   In recent years, in a single-phase induction motor including a stator winding including a main winding coil and an auxiliary winding coil and a capacitor, in order to prevent magnetic saturation of the main winding teeth around which the main winding coil is wound, A single-phase induction motor in which a flange portion at the tip is formed to be 1/2 or more of the circumferential width of the teeth base is disclosed (for example, Patent Document 1). In this single-phase induction motor, the stator winding is wound in a concentrated manner to achieve downsizing, while suppressing the generation of harmonic current due to magnetic saturation and reducing vibration and electromagnetic noise. ing.

特開2010−130839号公報JP 2010-130839 A

一方、高速域を定格速度とする大容量の単相誘導電動機の場合には、滑りが小さい時にコンデンサ容量と補助巻線コイルとのインダクタンスとによって発生するLC共振により補助巻線コイルに流れる電流が増加して効率が低下するという問題があった。
このため、従来の単相誘導電動機では、コンデンサ容量と補助巻線コイルのインダクタンスとを小さくするために、インダクタンスが集中巻よりも小さくなる分布巻で固定子巻線が巻回され、補助巻線コイルに流れる電流の増加を防止する対策が取られていた。
On the other hand, in the case of a large-capacity single-phase induction motor having a rated speed in the high speed range, the current flowing in the auxiliary winding coil is caused by LC resonance generated by the capacitor capacity and the inductance of the auxiliary winding coil when the slip is small. There was a problem that the efficiency increased and the efficiency decreased.
For this reason, in the conventional single-phase induction motor, in order to reduce the capacitor capacity and the inductance of the auxiliary winding coil, the stator winding is wound with distributed winding in which the inductance is smaller than that of the concentrated winding. Measures were taken to prevent an increase in current flowing in the coil.

しかしながら、分布巻の単相誘導電動機の固定子は、固定子巻線の軸方向端部に位置するコイルエンドが軸方向に大きく膨らむため、巻線の銅の使用量が増加し、1次銅損が増えて効率が低下する課題があった。   However, in the stator of the distributed winding single-phase induction motor, since the coil end located at the axial end of the stator winding swells greatly in the axial direction, the amount of copper used in the winding increases, and the primary copper There was a problem that loss increased and efficiency decreased.

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あり、単相誘導電動機の固定子巻線が集中巻の場合において補助巻線に発生する銅損を低減し、高効率に駆動できる単相誘導電動機を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the copper loss generated in the auxiliary winding when the stator winding of the single-phase induction motor is a concentrated winding, thereby achieving high efficiency. The object is to obtain a single-phase induction motor that can be driven.

この発明に係る単相誘導電動機は、
円筒状のコアバック部、およびコアバック部の内周に周方向に配列されそれぞれコアバック部から径方向内方に延設された複数のティース部を有する固定子鉄心、ティース部のそれぞれに巻回された集中巻きのコイル部を具備する固定子巻線、並びにコンデンサを有する固定子と、
固定子鉄心の内径側に回転自在に配設された回転子と、を備え、
複数のティース部のそれぞれは、コアバック部から径方向内方に延設されコイル部が巻回されたティース基部と、ティース基部の内径側端部に配置された先端部と、先端部から周方向両側に延設され隣り合う前記ティース部と周方向端部が離間している鍔部とを有し、
固定子には、隣り合う2つのティース部の鍔部の周方向端部における外径側の角部同士をつなぐ面と面よりも外径側における固定子鉄心とで囲まれたスロットが形成され、
複数のティース部は、周方向に交互に配置された主巻線ティース部および補助巻線ティース部からなり、
コイル部は、スロットの断面に密に配置され、回転子の回転軸線に垂直な前記スロットのコイル部が配置された断面において、主巻線ティース部における前記回転軸線を通る中心線と主巻線ティース部に隣り合う補助巻線ティース部における回転軸線を通る中心線とがなす角の2等分線よりも補助巻線ティース部側のスロットの前記コイル部が配置された第1の断面における断面積は、2等分線よりも主巻線ティース部側のスロットの前記コイル部が配置された第2の断面における断面積よりも大きく、
第1の断面に密に配置され補助巻線ティース部に巻回されたコイル部とコンデンサとが直列に接続された直列体は、第2の断面に密に配置され主巻線ティース部に巻回されたコイル部と並列に接続されているものである。
また、
円筒状のコアバック部、およびコアバック部の内周に周方向に配列されそれぞれコアバック部から径方向内方に延設された複数のティース部を有する固定子鉄心、ティース部のそれぞれに巻回された集中巻きのコイル部を具備する固定子巻線、並びにコンデンサを有する固定子と、
固定子鉄心の内径側に回転自在に配設された回転子と、を備え、
複数のティース部のそれぞれは、コアバック部から径方向内方に延設されコイル部が巻回されたティース基部と、ティース基部の内径側端部に配置された先端部と、先端部から周方向両側に延設され隣り合うティース部と周方向端部が離間している鍔部とを有し、
固定子には、隣り合う2つのティース部の鍔部の周方向端部における外径側の角部同士をつなぐ面と面よりも外径側における固定子鉄心とで囲まれたスロットが形成され、
複数のティース部は、周方向に交互に配置された主巻線ティース部および補助巻線ティース部からなり、
ティース部の先端部における内径側の面上の点から回転子の回転軸への垂線が固定子と回転子との間の空隙を横切る長さを空隙長としたとき、主巻線ティース部の空隙長の平均値よりも補助巻線ティース部の空隙長の平均値が大きいものである。
The single-phase induction motor according to the present invention is
A cylindrical core back portion, and a stator core having a plurality of teeth portions circumferentially arranged on the inner periphery of the core back portion and extending radially inward from the core back portion, and wound around each of the tooth portions. stator winding having a co-yl portion of Spun concentrated winding, and a stator having a capacitor,
A rotor disposed rotatably on the inner diameter side of the stator core,
Each of the plurality of tooth portions includes a teeth base portion extending radially inward from the core back portion and wound with a coil portion, a tip portion disposed at an inner diameter side end portion of the teeth base portion, and a periphery from the tip portion. The teeth portion that is extended on both sides in the direction and the end portion in the circumferential direction are spaced apart from each other,
The stator is formed with a slot surrounded by a surface connecting the corners on the outer diameter side at the end portions in the circumferential direction of the flanges of two adjacent teeth portions and a stator core on the outer diameter side from the surface. ,
The plurality of teeth are composed of main winding teeth and auxiliary winding teeth arranged alternately in the circumferential direction.
The coil portion is densely arranged in the cross section of the slot, and in the cross section in which the coil portion of the slot perpendicular to the rotation axis of the rotor is arranged , the center line passing through the rotation axis in the main winding tooth portion and the main winding A cut in the first cross section in which the coil portion of the slot on the auxiliary winding tooth portion side of the bisector of the angle formed by the center line passing through the rotation axis in the auxiliary winding tooth portion adjacent to the tooth portion is disposed. The area is larger than the cross-sectional area in the second cross section where the coil part of the slot on the main winding tooth part side than the bisector is arranged ,
A series body in which a coil portion and a capacitor, which are densely arranged in the first cross section and wound around the auxiliary winding tooth portion, are connected in series, is densely arranged in the second cross section and wound around the main winding tooth portion. It is connected in parallel with the turned coil part .
Also,
A cylindrical core back portion, and a stator core having a plurality of teeth portions circumferentially arranged on the inner periphery of the core back portion and extending radially inward from the core back portion, and wound around each of the tooth portions. A stator winding having a coiled portion of concentrated winding, and a stator having a capacitor;
A rotor disposed rotatably on the inner diameter side of the stator core,
Each of the plurality of tooth portions includes a teeth base portion extending radially inward from the core back portion and wound with a coil portion, a tip portion disposed at an inner diameter side end portion of the teeth base portion, and a periphery from the tip portion. A tooth portion extending on both sides in the direction and a flange portion spaced apart from the circumferential end portion,
The stator is formed with a slot surrounded by a surface that connects the corners on the outer diameter side at the circumferential ends of the flange portions of two adjacent teeth portions, and a stator iron core on the outer diameter side of the surface. ,
The plurality of teeth are composed of main winding teeth and auxiliary winding teeth arranged alternately in the circumferential direction.
When the perpendicular length from the point on the inner diameter side surface at the tip of the teeth part to the rotor rotation axis crosses the gap between the stator and the rotor is the gap length, the main winding teeth part The average value of the gap length of the auxiliary winding teeth portion is larger than the average value of the gap length.

上記のように構成された単相誘導電動機において、第2の断面の断面積が第1の断面の断面積よりも大きいため、第1の断面の断面積と第2の断面の断面積とが等しい場合の補助巻線ティース部に巻回されたコイル部の抵抗に対して、補助巻線ティース部に巻回されたコイル部の抵抗が小さくなる。または、上記のように構成された単相誘導電動機において、補助巻線ティース平均空隙長の方が大きい時には、主巻線ティース平均空隙長と補助巻線ティース平均空隙長とが等しい時よりも、補助巻線のインダクタンスLsが小さくなる。このため、銅損を低減でき、高効率に駆動できる単相誘導電動機を得ることができる。 In the single-phase induction motor configured as described above, since the cross-sectional area of the second cross section is larger than the cross-sectional area of the first cross section, the cross-sectional area of the first cross section and the cross-sectional area of the second cross section are The resistance of the coil portion wound around the auxiliary winding tooth portion is smaller than the resistance of the coil portion wound around the auxiliary winding tooth portion when equal . Or, in the single-phase induction motor configured as described above, when the auxiliary winding teeth average gap length is larger than when the main winding teeth average gap length and the auxiliary winding teeth average gap length are equal, The inductance Ls of the auxiliary winding is reduced. For this reason, a copper loss can be reduced and the single phase induction motor which can drive with high efficiency can be obtained.

この発明の実施の形態1における単相誘導電動機を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the single phase induction motor in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における単相誘導電動機の図1におけるA−A断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 1 of the single phase induction motor in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における単相誘導電動機のA−A断面図における固定子の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the stator in AA sectional drawing of the single phase induction motor in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における単相誘導電動機の回路図である。It is a circuit diagram of the single phase induction motor in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における単相誘導電動機の回転子の斜視図である。It is a perspective view of the rotor of the single phase induction motor in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における単相誘導電動機の回転子のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the rotor of the single phase induction motor in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における単相誘導電動機のA−A断面における固定子のティース部の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the teeth part of the stator in the AA cross section of the single phase induction motor in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における単相誘導電動機のA−A断面における固定子のティース先端部の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the teeth front-end | tip part of the stator in the AA cross section of the single phase induction motor in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2における単相誘導電動機の固定子のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the stator of the single phase induction motor in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における単相誘導電動機のA−A断面における固定子の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the stator in the AA cross section of the single phase induction motor in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3における単相誘導電動機の固定子のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the stator of the single phase induction motor in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における単相誘導電動機のA−A断面における固定子の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the stator in the AA cross section of the single phase induction motor in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the rotation angle of the rotor of the single phase induction motor in this Embodiment 3 and air gap length. この発明の実施の形態3における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係の別の例を示した図である。It is the figure which showed another example of the relationship between the rotation angle of the rotor of the single phase induction motor and gap length in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4における単相誘導電動機の固定子のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the stator of the single phase induction motor in Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4における単相誘導電動機のA−A断面における要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part in the AA cross section of the single phase induction motor in Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the rotation angle of the rotor of the single phase induction motor in this Embodiment 4 and air gap length. この発明の実施の形態5における単相誘導電動機の固定子のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the stator of the single phase induction motor in Embodiment 5 of this invention.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1に係る単相誘導電動機について、図1から図8を用いて説明する。
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における単相誘導電動機を示す縦断面図である。なお、縦断面図とは、単相誘導電動機100の回転中心を含む平面における断面図である。図1における単相誘導電動機100は、単相交流電源により駆動される誘導電動機である。図1において、単相誘導電動機100は、円環状の固定子2と、固定子2の内径側に配置され、固定子2に対して回転自在に配設された回転子3と、固定子2及び回転子3を支持するフレーム1とを有している。回転子3は、回転軸4に固定されている。フレーム1の中心線と回転軸4の中心線である回転軸線とが一致して同軸に配置されている。回転子3は、スリーブ5を介してフレーム1に回転自在に支持されている。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a single-phase induction motor according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a longitudinal sectional view showing a single-phase induction motor according to Embodiment 1 for carrying out the present invention. The longitudinal sectional view is a sectional view in a plane including the rotation center of the single phase induction motor 100. A single-phase induction motor 100 in FIG. 1 is an induction motor driven by a single-phase AC power source. In FIG. 1, a single-phase induction motor 100 includes an annular stator 2, a rotor 3 that is disposed on the inner diameter side of the stator 2, and is rotatably arranged with respect to the stator 2, and the stator 2. And a frame 1 that supports the rotor 3. The rotor 3 is fixed to the rotating shaft 4. The center line of the frame 1 and the rotation axis that is the center line of the rotation shaft 4 are aligned and arranged coaxially. The rotor 3 is rotatably supported on the frame 1 via a sleeve 5.

図2は、本実施の形態における単相誘導電動機の図1におけるA−A断面図である。固定子2は、回転子3の外径側を囲む円環状の固定子鉄心6、固定子巻線50、および図示しないコンデンサ28を有する。固定子2は、フレーム1の内周に嵌め合わされて支持されており、回転子3と同軸に配置されている。回転子3は、固定子鉄心6の内径側に回転自在に配設されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the single phase induction motor according to the present embodiment taken along the line AA in FIG. The stator 2 includes an annular stator core 6 that surrounds the outer diameter side of the rotor 3, a stator winding 50, and a capacitor 28 (not shown). The stator 2 is fitted to and supported by the inner periphery of the frame 1 and is arranged coaxially with the rotor 3. The rotor 3 is rotatably disposed on the inner diameter side of the stator core 6.

固定子鉄心6は、磁性体からなる複数枚の電磁鋼板によって回転軸4の回転軸線方向に積層されて構成されている。また、固定子鉄心6は、円筒状のコアバック部12と、8個のティース部60とを有する。それぞれのティース部60は、コアバック部12の内周に周方向に互いに間隔をおいて配列され、それぞれコアバック部12から径方向内方に延設されている。図2においては、ティース部60の間隔は等間隔となっている。それぞれのティース部60の中心線11の延長は、回転子3の中心13である回転軸線を通る。8個のティース部60は、4個の主巻線ティース部7および4個の補助巻線ティース部8からなる。主巻線ティース部7と補助巻線ティース部8とは、周方向に交互に配置されている。したがって、単相誘導電動機1においては、ティース部60の個数は2の倍数となる。   The stator core 6 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates made of a magnetic material in the rotation axis direction of the rotation shaft 4. The stator core 6 includes a cylindrical core back portion 12 and eight teeth portions 60. The teeth portions 60 are arranged on the inner periphery of the core back portion 12 at intervals in the circumferential direction, and extend from the core back portion 12 inward in the radial direction. In FIG. 2, the intervals between the tooth portions 60 are equal. The extension of the center line 11 of each tooth portion 60 passes through the rotation axis that is the center 13 of the rotor 3. The eight tooth portions 60 include four main winding tooth portions 7 and four auxiliary winding tooth portions 8. The main winding tooth portion 7 and the auxiliary winding tooth portion 8 are alternately arranged in the circumferential direction. Therefore, in the single phase induction motor 1, the number of the tooth portions 60 is a multiple of two.

固定子巻線50は、8個のティース部60のそれぞれに巻回された集中巻きの8個のコイル部40を具備する。8個のコイル部40は、4個の主巻線コイル部9−1と4個の補助巻線コイル部10−1とからなる。4個の主巻線コイル部9−1は、それぞれ主巻線ティース部7に巻回されている。4個の補助巻線コイル部10−1は、それぞれ補助巻線ティース部8に巻回されている。したがって、主巻線9と補助巻線10とは、周方向に等間隔に交互に配置されている。
図2では、主巻線ティース部7をMとし、補助巻線ティース部8をSで表している。また、M−およびS−の「−」は、磁束の向きが反対であることを示す。例えば、巻線方向が反対の場合や電流の通電方向を反対にすることで磁束の向きが反対となる。紙面垂直方向から見て反時計回りに、M、S−、M−、Sの順にコイル部40が配置されている。
The stator winding 50 includes eight coil portions 40 with concentrated winding wound around each of the eight tooth portions 60. The eight coil portions 40 are composed of four main winding coil portions 9-1 and four auxiliary winding coil portions 10-1. The four main winding coil portions 9-1 are wound around the main winding tooth portion 7, respectively. The four auxiliary winding coil portions 10-1 are wound around the auxiliary winding tooth portion 8, respectively. Therefore, the main winding 9 and the auxiliary winding 10 are alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction.
In FIG. 2, the main winding tooth portion 7 is denoted by M, and the auxiliary winding tooth portion 8 is denoted by S. Further, “−” in M− and S− indicates that the direction of the magnetic flux is opposite. For example, the direction of the magnetic flux is reversed when the winding direction is opposite or when the current application direction is reversed. Coil portions 40 are arranged in the order of M, S-, M-, and S in the counterclockwise direction when viewed from the direction perpendicular to the paper surface.

そして、4個の主巻線コイル部9−1が結線されて主巻線9を構成し、4個の補助巻線コイル部10−1が結線されて補助巻線10を構成する。そして、主巻線9と補助巻線10とが結線されて、固定子巻線50が構成されている。
主巻線9および補助巻線10への通電によって、固定子2に回転磁界が発生する。回転子3は、固定子2の回転磁界によって回転軸4の回転軸線を中心に回転する。
The four main winding coil portions 9-1 are connected to form the main winding 9, and the four auxiliary winding coil portions 10-1 are connected to configure the auxiliary winding 10. The main winding 9 and the auxiliary winding 10 are connected to form a stator winding 50.
When the main winding 9 and the auxiliary winding 10 are energized, a rotating magnetic field is generated in the stator 2. The rotor 3 rotates around the rotation axis of the rotation shaft 4 by the rotating magnetic field of the stator 2.

図3は、本実施の形態における単相誘導電動機のA−A断面図における固定子の要部を示す図である。図3において、主巻線ティース部7は、所定の周方向幅18を有する主巻線ティース基部17と、主巻線ティース基部17の内径側端部に配置された主巻線ティース先端部19と、主巻線ティース先端部19から周方向両側に延設され隣り合うティース部60と周方向端部が離間している主巻線ティース鍔部20とを有する。主巻線ティース鍔部20は、径方向厚みが主巻線ティース先端部19からの延設方向に向かうにつれて漸次小さくなっている。   FIG. 3 is a diagram showing a main part of the stator in the AA cross-sectional view of the single-phase induction motor in the present embodiment. In FIG. 3, the main winding tooth portion 7 includes a main winding tooth base portion 17 having a predetermined circumferential width 18 and a main winding tooth tip portion 19 disposed at an inner diameter side end portion of the main winding tooth base portion 17. And an adjacent tooth portion 60 extending from the main winding tooth tip 19 to both sides in the circumferential direction and a main winding tooth flange portion 20 having a circumferential end spaced apart. The main winding tooth flange 20 gradually decreases in thickness in the radial direction toward the extending direction from the main winding tooth tip 19.

同様に、補助巻線ティース部8も、所定の周方向幅24を有する補助巻線ティース基部23と、補助巻線ティース基部23の内径側端部に配置された補助巻線ティース先端部25と、補助巻線ティース先端部25から周方向両側に延設され隣り合うティース部60と周方向端部が離間している補助巻線ティース鍔部26とを有する。補助巻線ティース鍔部26は、径方向厚みが補助巻線ティース先端部25からの延設方向に向かうにつれて漸次小さくなっている。   Similarly, the auxiliary winding tooth portion 8 includes an auxiliary winding tooth base portion 23 having a predetermined circumferential width 24, and an auxiliary winding tooth tip portion 25 disposed at the inner diameter side end portion of the auxiliary winding tooth base portion 23. The auxiliary winding teeth end portion 25 is extended to both sides in the circumferential direction, and adjacent teeth portions 60 and the auxiliary winding teeth flange portion 26 are spaced apart from each other in the circumferential direction. The auxiliary winding teeth flange 26 gradually decreases in thickness in the radial direction toward the extending direction from the auxiliary winding teeth tip 25.

すなわち、8個のティース部60のそれぞれは、コアバック部12から径方向内方に延設されコイル部40が巻回されたティース基部17、23と、ティース基部17、23の内径側端部に配置されたティース先端部19、25と、先端部から周方向両側に延設され隣り合うティース部60と周方向端部が離間しているティース鍔部20、26とを有する。   That is, each of the eight tooth portions 60 includes a teeth base portion 17 and 23 that extends radially inward from the core back portion 12 and has a coil portion 40 wound thereon, and an inner diameter side end portion of the teeth base portion 17 and 23. The teeth tip portions 19 and 25 are disposed on the left side, the teeth portion 60 is extended from the tip portion on both sides in the circumferential direction, and the teeth flange portions 20 and 26 are spaced apart from each other in the circumferential direction.

本実施の形態に係る固定子2は、8個のティースを有するため、主巻線ティースの中心線15と補助巻線ティースの中心線21のなす角は、機械角で45°となる。   Since the stator 2 according to the present embodiment has eight teeth, the angle formed by the center line 15 of the main winding teeth and the center line 21 of the auxiliary winding teeth is 45 ° in mechanical angle.

ここで、図3を用いて、スロット断面積の定義を説明する。
固定子2には、主巻線ティース鍔部20の周方向端部における外径側の角部Aと、主巻線ティース鍔部20と隣り合う補助巻線ティース鍔部26の周方向端部における外径側の角部Bとをつなぐ面と、前記面よりも外径側における固定子鉄心とで囲まれたスロットが形成されている。
Here, the definition of the slot cross-sectional area will be described with reference to FIG.
The stator 2 includes a corner A on the outer diameter side at a circumferential end of the main winding tooth flange 20 and a circumferential end of the auxiliary winding tooth flange 26 adjacent to the main winding tooth flange 20. A slot surrounded by a surface connecting the corner B on the outer diameter side and a stator core on the outer diameter side of the surface is formed.

そして、回転子3の回転軸線に垂直なスロットの断面において、補助巻線10が巻かれるスロットの断面22における断面積Asは、主巻線ティース部7における回転軸線を通る中心線15と、主巻線ティース部7に隣り合う補助巻線ティース部8における回転軸線を通る中心線21とがなす角の2等分線、すなわち、中心線15から時計回りに22.5°回転した線であり、中心線21から22.5°反時計回りに回転した線である2等分線14よりも、補助巻線ティース部8側のスロットの第1の断面22における断面積である。
また、回転子3の回転軸線に垂直なスロットの断面において、主巻線9が巻かれるスロットの断面16における断面積Amは、2等分線14よりも主巻線ティース部7側のスロットの第2の断面16における断面積である。
In the cross section of the slot perpendicular to the rotation axis of the rotor 3, the cross-sectional area As in the cross section 22 of the slot around which the auxiliary winding 10 is wound has a center line 15 passing through the rotation axis in the main winding tooth portion 7 and the main line 15. The bisector of the angle formed by the center line 21 passing through the rotation axis in the auxiliary winding tooth portion 8 adjacent to the winding tooth portion 7, that is, a line rotated 22.5 ° clockwise from the center line 15. The cross-sectional area in the first cross section 22 of the slot on the auxiliary winding tooth portion 8 side from the bisector 14 which is a line rotated counterclockwise by 22.5 ° from the center line 21.
Further, in the cross section of the slot perpendicular to the rotation axis of the rotor 3, the cross sectional area Am in the cross section 16 of the slot around which the main winding 9 is wound is the slot on the main winding tooth portion 7 side of the bisector 14. It is a cross-sectional area in the second cross section 16.

4個の主巻線コイル部9−1は、それぞれスロットの第2の断面16に密に配置され主巻線ティース部7に巻回されている。4個の補助巻線コイル部10−1は、それぞれスロットの第1の断面22に密に配置され補助巻線ティース部8に巻回されている。ここで、「コイル部がスロットの断面に密に配置されている」とは、コイル部60が、スロットの第1の断面22または第2の断面16に可能な限り収まるように配置されていることを意味する。   The four main winding coil portions 9-1 are densely arranged on the second cross section 16 of the slot, respectively, and are wound around the main winding tooth portion 7. The four auxiliary winding coil portions 10-1 are densely arranged on the first cross section 22 of the slot, and are wound around the auxiliary winding tooth portion 8. Here, “the coil portion is densely arranged in the cross section of the slot” means that the coil portion 60 is arranged so as to fit in the first cross section 22 or the second cross section 16 of the slot as much as possible. Means that.

図4は、本実施の形態における単相誘導電動機の回路図である。4個の補助巻線コイル部10−1からなる補助巻線10とコンデンサ28とが直列に接続された直列体は、4個の主巻線コイル部9−1からなる主巻線9、および単相交流電源27とそれぞれ並列に接続されている。
また、補助巻線9に流れる補助巻線電流Isは、コンデンサ28によって主巻線に流れる主巻線電流Imよりも電流位相が90°程度進んでいる。これによって、M、S−、M −、Sの回転方向に回転磁界が生じる。主巻線電流Imに対して補助巻線電流Isの位相が90°進んでいる時に理想的な回転磁界が得られる。
FIG. 4 is a circuit diagram of the single-phase induction motor in the present embodiment. The series body in which the auxiliary winding 10 composed of the four auxiliary winding coil sections 10-1 and the capacitor 28 are connected in series includes the main winding 9 composed of the four main winding coil sections 9-1, and A single-phase AC power supply 27 is connected in parallel with each other.
Further, the auxiliary winding current Is flowing in the auxiliary winding 9 has a current phase advanced by about 90 ° from the main winding current Im flowing in the main winding by the capacitor 28. As a result, a rotating magnetic field is generated in the rotation directions of M, S-, M-, and S. An ideal rotating magnetic field can be obtained when the phase of the auxiliary winding current Is advances by 90 ° with respect to the main winding current Im.

図5は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子の斜視図である。図5に示す回転子3は、円筒形の回転子鉄心29と、回転子鉄心29の外周面側に周方向に等間隔に並べられた複数の導体棒30と、複数の導体棒30を回転子鉄心29の軸方向両端で短絡させる短絡環31とからなる。
短絡環31は、アルミニウムまたは銅などの導体からなり、各導体棒30を回転子3の軸方向両端で短絡させている。
FIG. 5 is a perspective view of the rotor of the single-phase induction motor in the present embodiment. The rotor 3 shown in FIG. 5 rotates a cylindrical rotor core 29, a plurality of conductor bars 30 arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface side of the rotor core 29, and a plurality of conductor bars 30. It comprises a short-circuit ring 31 that is short-circuited at both axial ends of the core core 29.
The short-circuit ring 31 is made of a conductor such as aluminum or copper, and each conductor rod 30 is short-circuited at both axial ends of the rotor 3.

導体棒30は、アルミニウムまたは銅などの導体からなり、回転子鉄心29の溝部に挿入されている。また、導体棒30には、導体棒30が回転軸線に対して一定の角度を有するスキューがかかっている。
導体棒30および短絡環31は、回転子鉄心29の溝部41および軸方向両端部に溶融した金属が流し込まれるダイカスト製法によって製作されても良い。また、金属棒を隣り合う回転子鉄心29の溝部41に挿入し、金属棒の両端が金属製の短絡環31に半田付け、またはろう付けされて作成されても良い。さらに、導体棒30の抵抗を低減するために、銅からなる棒のように抵抗率の低い金属棒を回転子鉄心29の溝部41に挿入し、その後、ダイカストで導体棒30と短絡環31とが作成されても良い。
The conductor rod 30 is made of a conductor such as aluminum or copper, and is inserted into the groove portion of the rotor core 29. The conductor rod 30 is skewed with a certain angle with respect to the rotation axis.
The conductor rod 30 and the short-circuit ring 31 may be manufactured by a die casting method in which molten metal is poured into the groove portion 41 and both axial end portions of the rotor core 29. Alternatively, the metal rod may be formed by inserting a metal rod into the groove portion 41 of the adjacent rotor core 29 and soldering or brazing both ends of the metal rod to the metal short-circuit ring 31. Further, in order to reduce the resistance of the conductor rod 30, a metal rod having a low resistivity such as a rod made of copper is inserted into the groove portion 41 of the rotor core 29, and then the conductor rod 30 and the short-circuit ring 31 are die-cast. May be created.

図6は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子のA−A断面図である。回転子鉄心29は、磁性体からなる複数枚の電磁鋼板によって回転軸4の回転軸線方向に積層されて構成されている。また、回転子鉄心29は、回転軸4の外周面に嵌め合わされた円環状のバックヨーク部32と、バックヨーク部32から径方向外側へそれぞれ突出し、回転子鉄心29の周方向について互いに間隔を置いて配置された複数の回転子ティース部33とを有している。各回転子ティース部33は、回転子鉄心29の周方向について等間隔に配置されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA of the rotor of the single-phase induction motor in the present embodiment. The rotor core 29 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel plates made of a magnetic material in the rotation axis direction of the rotation shaft 4. The rotor core 29 protrudes radially outward from the annular back yoke portion 32 fitted to the outer peripheral surface of the rotating shaft 4 and from the back yoke portion 32, and is spaced from each other in the circumferential direction of the rotor core 29. And a plurality of rotor teeth portions 33 placed and disposed. The rotor teeth 33 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor core 29.

図7は、本実施の形態における単相誘導電動機のA−A断面における固定子のティース部の要部を示す図である。図7の断面において、主巻線ティース部7の鍔部厚みh1は、主巻線ティース基部17の周方向側面および主巻線ティース鍔部20における外径側の面の交点M1と回転軸線とを含む面によって主巻線ティース先端部19が切断された断面の径方向長さで定義される。同様に、補助巻線ティース部8の鍔部厚みh2は、補助巻線ティース基部23の周方向側面および補助巻線ティース鍔部26における外径側の面の交点M2と回転軸線とを含む面によって補助巻線ティース先端部25が切断された断面の径方向長さで定義される。   FIG. 7 is a diagram showing a main part of the teeth portion of the stator in the AA cross section of the single-phase induction motor in the present embodiment. In the cross section of FIG. 7, the flange thickness h1 of the main winding tooth portion 7 is defined by the intersection M1 of the circumferential side surface of the main winding tooth base portion 17 and the outer diameter side surface of the main winding tooth flange portion 20 and the rotation axis. It is defined by the radial length of the cross section in which the main winding tooth tip 19 is cut by the plane including. Similarly, the flange thickness h2 of the auxiliary winding teeth portion 8 is a surface including the intersection M2 of the circumferential side surface of the auxiliary winding teeth base 23 and the outer diameter side surface of the auxiliary winding teeth flange portion 26 and the rotation axis. Is defined by the radial length of the cross section of the auxiliary winding tooth tip 25 cut.

図8は、本実施の形態における単相誘導電動機のA−A断面における固定子のティース先端部の要部を示す図である。図8において、回転子3に対向する面である主巻線ティース先端面38および補助巻線ティース先端面39は、それぞれ主巻線ティース先端部19および補助巻線ティース先端部26の内周面で形成され、回転子3の表面からの距離が一定となるような円弧状で構成されている。そして、主巻線ティース先端面38が作る円周面34の半径は、補助巻線ティース先端面39が作る円周面の半径と等しくなっている。なお、補助巻線ティース先端面39が作る円周面の半径は、主巻線ティース先端面38の円周面34の半径と異なっていても良い。また、後述するように、補助巻線ティース部8の鍔部厚みh2は、主巻線ティース部7の鍔部厚みh1よりも小さくなっている。   FIG. 8 is a diagram showing the main part of the tooth tip of the stator in the AA cross section of the single-phase induction motor in the present embodiment. In FIG. 8, the main winding tooth front end surface 38 and the auxiliary winding tooth front end surface 39, which are surfaces facing the rotor 3, are the inner peripheral surfaces of the main winding tooth front end portion 19 and the auxiliary winding tooth front end portion 26, respectively. And is formed in an arc shape such that the distance from the surface of the rotor 3 is constant. The radius of the circumferential surface 34 formed by the main winding tooth tip surface 38 is equal to the radius of the circumferential surface formed by the auxiliary winding tooth tip surface 39. It should be noted that the radius of the circumferential surface formed by the auxiliary winding tooth tip surface 39 may be different from the radius of the circumferential surface 34 of the main winding tooth tip surface 38. Further, as will be described later, the collar thickness h2 of the auxiliary winding tooth portion 8 is smaller than the collar thickness h1 of the main winding tooth portion 7.

補助巻線ティース部8の鍔部厚みh2が主巻線ティース部7の鍔部厚みh1よりも小さいため、図3における第1の断面22の断面積である補助巻線10が巻かれるスロットの断面22における断面積Asが、第2の断面16の断面積である主巻線9が巻かれるスロットの断面16における断面積Amよりも大きくなり同一の補助巻線コイル部10−1の巻数において巻線の線径を大きくでき、補助巻線10の抵抗を小さくできる。   Since the flange thickness h2 of the auxiliary winding tooth portion 8 is smaller than the flange thickness h1 of the main winding tooth portion 7, the slot of the slot in which the auxiliary winding 10 having the cross-sectional area of the first cross section 22 in FIG. The cross-sectional area As in the cross-section 22 is larger than the cross-sectional area Am in the cross-section 16 of the slot in which the main winding 9 which is the cross-sectional area of the second cross-section 16 is wound. The wire diameter of the winding can be increased, and the resistance of the auxiliary winding 10 can be reduced.

また、従来の単相誘導電動機では、滑りが小さい高速駆動時に、補助巻線10とコンデンサ28とにLC共振が発生して補助巻線電流Isが増加する。このため、補助巻線10の銅損が増加して効率が低下するという課題がある。
本実施の形態に係る単相誘導電動機100では、補助巻線10の巻数を変更せずに補助巻線10の抵抗を下げることができ、滑りが小さい高速駆動時の補助巻線10の銅損が低減される。
In the conventional single-phase induction motor, LC resonance occurs in the auxiliary winding 10 and the capacitor 28 and the auxiliary winding current Is increases during high-speed driving with small slip. For this reason, there exists a subject that the copper loss of the auxiliary | assistant winding 10 increases and efficiency falls.
In the single phase induction motor 100 according to the present embodiment, the resistance of the auxiliary winding 10 can be lowered without changing the number of turns of the auxiliary winding 10, and the copper loss of the auxiliary winding 10 during high-speed driving with small slip Is reduced.

実施の形態2.
次に、実施の形態1の別形態を、実施の形態2以降において図9から図18を用いて説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, another embodiment of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 18 in the second and subsequent embodiments.

図9は、この発明を実施するための実施の形態2における単相誘導電動機の固定子のA−A断面図である。図10は、本実施の形態における単相誘導電動機のA−A断面における固定子の要部を示す図である。
図9および図10において、本実施の形態に係る単相誘導電動機101は、実施の形態1に係る単相誘導電動機100と、以下に述べる点で異なる。
FIG. 9 is an AA cross-sectional view of the stator of the single-phase induction motor according to Embodiment 2 for carrying out the present invention. FIG. 10 is a diagram showing the main part of the stator in the AA cross section of the single-phase induction motor in the present embodiment.
9 and 10, the single-phase induction motor 101 according to the present embodiment is different from the single-phase induction motor 100 according to the first embodiment in the following points.

図10において、補助巻線ティース鍔部26の周方向両端部の先端角度θ2は、主巻線ティース鍔部20の周方向両端部の先端角度θ1よりも小さい。また、主巻線ティース鍔部20の先端角度θ1は、主巻線ティース部7の中心線15と補助巻線ティース部8の中心線21とがなす角度である45°よりも大きい。そして、補助巻線ティース部8の補助巻線ティース基部23における周方向幅24は、主巻線ティース部7の主巻線ティース基部17における周方向幅18よりも小さくなっている。
したがって、θ2を小さくしても、実施の形態1のスロット面積As22よりも、スロット面積As22を大きくできる。
In FIG. 10, the tip angle θ <b> 2 at both ends in the circumferential direction of the auxiliary winding tooth flange 26 is smaller than the tip angle θ <b> 1 at both ends in the circumferential direction of the main winding tooth flange 20. Further, the leading end angle θ1 of the main winding tooth flange 20 is larger than 45 °, which is an angle formed by the center line 15 of the main winding tooth portion 7 and the center line 21 of the auxiliary winding tooth portion 8. The circumferential width 24 of the auxiliary winding tooth base 23 of the auxiliary winding tooth portion 8 is smaller than the circumferential width 18 of the main winding tooth base 17 of the main winding tooth portion 7.
Therefore, even if θ2 is reduced, the slot area As22 can be made larger than the slot area As22 of the first embodiment.

なお、図10のように、主巻線ティース鍔部20が、主巻線ティース部7の中心線15と補助巻線ティース部8の中心線21とがなす角の2等分線14を補助巻線ティース部8側に超えた場合でも、実施の形態1と同様に、補助巻線10が巻かれるスロットの断面22における断面積Asは、2等分線14よりも補助巻線ティース部8側のスロットの第1の断面22における断面積である。主巻線9が巻かれるスロットの断面16における断面積Amは、2等分線14よりも主巻線ティース部7側のスロットの第2の断面16における断面積である。
したがって、補助巻線10の巻数を変更せずに補助巻線10の線径を増加させることによって、補助巻線10の抵抗を実施の形態1の場合よりも低減することができる。このため、補助巻線10に流れる電流Isが大きい高速駆動時でも、高効率な単相誘導電動機を実現できる。
As shown in FIG. 10, the main winding tooth flange 20 assists the bisector 14 at the angle formed by the center line 15 of the main winding tooth portion 7 and the center line 21 of the auxiliary winding tooth portion 8. Even when the winding teeth portion 8 side is exceeded, the cross-sectional area As in the cross section 22 of the slot around which the auxiliary winding 10 is wound is larger than that of the bisector 14 in the same manner as in the first embodiment. It is a cross-sectional area in the first cross section 22 of the slot on the side. The cross-sectional area Am in the cross section 16 of the slot in which the main winding 9 is wound is the cross-sectional area in the second cross section 16 of the slot closer to the main winding tooth portion 7 than the bisector 14.
Therefore, by increasing the wire diameter of the auxiliary winding 10 without changing the number of turns of the auxiliary winding 10, the resistance of the auxiliary winding 10 can be reduced as compared with the case of the first embodiment. For this reason, a high-efficiency single-phase induction motor can be realized even during high-speed driving where the current Is flowing through the auxiliary winding 10 is large.

実施の形態3.
図11は、この発明を実施するための実施の形態3における単相誘導電動機の固定子のA−A断面図である。図12は、本実施の形態における単相誘導電動機のA−A断面における固定子の要部を示す図である。
図11および図12において、本実施の形態に係る単相誘導電動機102は、実施の形態1に係る単相誘導電動機100と、以下に述べる点で異なる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 is an AA cross-sectional view of the stator of the single-phase induction motor according to Embodiment 3 for carrying out the present invention. FIG. 12 is a diagram showing the main part of the stator in the AA cross section of the single-phase induction motor in the present embodiment.
11 and 12, the single-phase induction motor 102 according to the present embodiment is different from the single-phase induction motor 100 according to the first embodiment in the following points.

図12において、主巻線ティース先端部19または主巻線ティース鍔部20における内径側の面上の点から回転軸線への垂線が、固定子2と回転子3との間の空隙である主巻線ティース空隙35を横切る長さを主巻線ティース空隙長gmと定義する。また、補助巻線ティース先端部25または補助巻線ティース鍔部26における内径側の面上の点から回転軸線への垂線が、固定子2と回転子3との間の空隙である補助巻線ティース空隙36を横切る長さを補助巻線ティース空隙長gsと定義する。gmave=∫gm・dθ/θ1により定義される主巻線ティース平均空隙長gmaveは、gsave=∫gs・dθ/θ2により定義される補助巻線ティース平均空隙長gsaveよりも小さくなる。すなわち、補助巻線ティース部の空隙長の平均値である補助巻線ティース平均空隙長gsaveは、主巻線ティース部の空隙長の平均値である主巻線ティース平均空隙長gmaveよりも大きい。   In FIG. 12, the perpendicular line from the point on the inner diameter side surface of the main winding tooth tip 19 or the main winding tooth flange 20 to the rotation axis is the main gap that is the gap between the stator 2 and the rotor 3. The length across the winding tooth gap 35 is defined as the main winding teeth gap length gm. Further, the auxiliary winding in which the perpendicular from the point on the inner diameter side surface of the auxiliary winding tooth tip 25 or the auxiliary winding tooth flange 26 to the rotation axis is a gap between the stator 2 and the rotor 3. The length across the tooth gap 36 is defined as the auxiliary winding tooth gap length gs. The main winding tooth average gap length gmave defined by gmave = ∫gm · dθ / θ1 is smaller than the auxiliary winding tooth average gap length gsave defined by gsave = ∫gs · dθ / θ2. That is, the auxiliary winding teeth average gap length gsave, which is the average value of the gap lengths of the auxiliary winding teeth, is larger than the main winding teeth average gap length gmave, which is the average value of the gap lengths of the main winding teeth.

図13は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係を示した図である。図13において、横軸は、回転子の回転角度を表し、縦軸は、固定子2と回転子3との空隙長を表す。本実施の形態では、主巻線ティース空隙長gmと補助巻線ティース空隙長gsとが、回転子3の回転角度によって変化しないため、gm=gmave、gs=gsaveとなる。また、補助巻線ティース部8の空隙長gsは、主巻線ティース部7の空隙長gm以上である。   FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the rotation angle of the rotor of the single-phase induction motor and the gap length in the present embodiment. In FIG. 13, the horizontal axis represents the rotation angle of the rotor, and the vertical axis represents the gap length between the stator 2 and the rotor 3. In the present embodiment, the main winding teeth gap length gm and the auxiliary winding teeth gap length gs do not change depending on the rotation angle of the rotor 3, so that gm = gmave and gs = gsave. Further, the gap length gs of the auxiliary winding tooth portion 8 is not less than the gap length gm of the main winding tooth portion 7.

図14は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係の別の例を示した図である。図14において、図13と同様に、横軸は、回転子の回転角度を表し、縦軸は、固定子2と回転子3との空隙長を表す。図14のように、gmとgsは回転角度に対して変動しても良く、gmaveがgsaveよりも小さいならば、gmがgsを上回る角度があっても良い。   FIG. 14 is a diagram showing another example of the relationship between the rotation angle of the rotor of the single-phase induction motor and the gap length in the present embodiment. In FIG. 14, as in FIG. 13, the horizontal axis represents the rotation angle of the rotor, and the vertical axis represents the gap length between the stator 2 and the rotor 3. As shown in FIG. 14, gm and gs may vary with respect to the rotation angle. If gmave is smaller than gsave, there may be an angle where gm exceeds gs.

補助巻線ティース平均空隙長gsaveの方が大きい時には、主巻線ティース平均空隙長gmaveと補助巻線ティース平均空隙長gsaveとが等しい時よりも、補助巻線10のインダクタンスLsが小さくなる。よって、補助巻線10とコンデンサ28とのLC共振の周波数ω=1/√(Ls・C)が大きくなる。このため、滑りが小さい時でも補助巻線10の電流の増加を防ぐことができる。よって、銅損が低減され高効率な単相誘導電動機を実現できる。   When the auxiliary winding teeth average gap length gsave is larger, the inductance Ls of the auxiliary winding 10 becomes smaller than when the main winding teeth average gap length gmave is equal to the auxiliary winding teeth average gap length gsave. Therefore, the frequency ω = 1 / √ (Ls · C) of the LC resonance between the auxiliary winding 10 and the capacitor 28 is increased. For this reason, even when the slip is small, an increase in the current of the auxiliary winding 10 can be prevented. Therefore, a copper loss is reduced and a highly efficient single phase induction motor is realizable.

実施の形態4.
図15は、この発明を実施するための実施の形態4における単相誘導電動機の固定子のA−A断面図である。図16は、本実施の形態における単相誘導電動機のA−A断面における固定子の要部を示す図である。
図15および図16において、本実施の形態に係る単相誘導電動機103は、実施の形態1に係る単相誘導電動機100と、以下に述べる点で異なる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 15 is an AA cross-sectional view of the stator of the single-phase induction motor according to the fourth embodiment for carrying out the present invention. FIG. 16 is a diagram showing a main part of the stator in the AA cross section of the single-phase induction motor in the present embodiment.
15 and 16, the single-phase induction motor 103 according to the present embodiment is different from the single-phase induction motor 100 according to the first embodiment in the following points.

図16において、本実施の形態では、補助巻線ティース鍔部26のgsは、主巻線ティース鍔部20のgmよりも大きくなる。なお、主巻線ティース空隙長gm、補助巻線ティース空隙長gs、主巻線ティース平均空隙長gmave、および補助巻線ティース平均空隙長gsaveの定義は、実施の形態3と同様である。   In FIG. 16, in the present embodiment, the gs of the auxiliary winding tooth flange 26 is larger than the gm of the main winding teeth flange 20. The definitions of main winding teeth gap length gm, auxiliary winding teeth gap length gs, main winding teeth average gap length gmave, and auxiliary winding teeth average gap length gsave are the same as in the third embodiment.

図17は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係を示した図である。本実施の形態では、主巻線ティース空隙長gmは一様で、補助巻線ティース先端部25における補助巻線ティース空隙長gsがgmと等しい。このため、gmaveがgsaveよりも小さくなる。よって、実施の形態3と同様に、銅損が低減され高効率な単相誘導電動機を実現できる。
また、補助巻線ティース鍔部26のgsは、主巻線ティース鍔部20のgmよりも大きくなっているため、回転子3の回転角度に対して、固定子2における主巻線9または補助巻線10と鎖交する磁束の変化が小さくなる。したがって、磁束の変化で生じる通電時のトルク脈動を小さくすることができる。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the rotation angle of the rotor of the single-phase induction motor and the gap length in the present embodiment. In the present embodiment, the main winding teeth gap length gm is uniform, and the auxiliary winding teeth gap length gs at the auxiliary winding teeth tip 25 is equal to gm. For this reason, gmave becomes smaller than gsave. Therefore, as in the third embodiment, a highly efficient single-phase induction motor with reduced copper loss can be realized.
Further, since the gs of the auxiliary winding tooth flange 26 is larger than the gm of the main winding teeth flange 20, the main winding 9 or the auxiliary in the stator 2 with respect to the rotation angle of the rotor 3. The change in magnetic flux interlinking with the winding 10 is reduced. Therefore, the torque pulsation during energization caused by the change in magnetic flux can be reduced.

実施の形態5.
図18は、この発明を実施するための実施の形態5における単相誘導電動機の固定子のA−A断面図である。
図18において、本実施の形態に係る単相誘導電動機104は、実施の形態1に係る単相誘導電動機100と、以下に述べる点で異なる。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 18 is a cross-sectional view of the stator of the single-phase induction motor according to Embodiment 5 for carrying out the present invention, taken along the line AA.
In FIG. 18, the single-phase induction motor 104 according to the present embodiment is different from the single-phase induction motor 100 according to the first embodiment in the following points.

図18において、補助巻線ティース部8を構成する磁性材料37は、主巻線ティース部7を構成する磁性材料の比透磁率よりも低くなっている。補助巻線ティース部8の磁性材料37は、打抜き加工やかしめ加工による磁気特性の加工劣化によって、比透磁率を低下させた物を用いても良い。このため、主巻線ティース部7と同じ比透磁率の磁性材料で構成した時よりも補助巻線10のインダクタンスが下がり、コンデンサ28の容量と補助巻線10の巻数とが変化しない場合には、補助巻線10とコンデンサ28とのLC共振周波数が大きくなる。この場合、コンデンサ28と補助巻線10とが共振する回転速度が単相誘導電動機104の同期速度よりも高くなる。このため、単相誘導電動機104の滑りが小さい時でも補助巻線10の電流の増加を防ぐことができる。したがって、滑りが小さい時の補助巻線10の銅損を低減することができ、高効率な単相誘導電動機を実現できる。   In FIG. 18, the magnetic material 37 constituting the auxiliary winding tooth portion 8 is lower than the relative permeability of the magnetic material constituting the main winding tooth portion 7. As the magnetic material 37 of the auxiliary winding tooth portion 8, a material having a reduced relative magnetic permeability due to deterioration of magnetic characteristics due to punching or caulking may be used. Therefore, when the inductance of the auxiliary winding 10 is lower than that of the magnetic material having the same relative permeability as that of the main winding tooth portion 7 and the capacitance of the capacitor 28 and the number of turns of the auxiliary winding 10 do not change. The LC resonance frequency between the auxiliary winding 10 and the capacitor 28 is increased. In this case, the rotational speed at which the capacitor 28 and the auxiliary winding 10 resonate is higher than the synchronous speed of the single-phase induction motor 104. For this reason, even when the slip of the single phase induction motor 104 is small, an increase in the current of the auxiliary winding 10 can be prevented. Therefore, the copper loss of the auxiliary winding 10 when the slip is small can be reduced, and a highly efficient single-phase induction motor can be realized.

なお、実施の形態1から5に係る単相誘導電動機100から104は、適宜組み合わせて単相誘導電動機に用いてもよい。   Note that the single-phase induction motors 100 to 104 according to Embodiments 1 to 5 may be combined as appropriate and used for the single-phase induction motor.

1 フレーム、 2 固定子、 3 回転子、 4 回転軸、 5 スリーブ、 6 固定子鉄心、 7 主巻線ティース部、 8 補助巻線ティース部、 9 主巻線、 9−1 主巻線コイル部、 10 補助巻線、 10−1 補助巻線コイル部、 11 中心線、 12 コアバック部、 13 中心、 14 2等分線、 15 主巻線ティース部の中心線、 16 主巻線が巻かれるスロットの断面(第2の断面)、 17 主巻線ティース基部、 18 主巻線ティース部の周方向幅、 19 主巻線ティース先端部、 20 主巻線ティース鍔部、 21 補助巻線ティース部の中心線、 22 補助巻線が巻かれるスロットの断面(第1の断面)、 23 補助巻線ティース基部、 24 補助巻線ティース部の周方向幅、 25 補助巻線ティース先端部、 26 補助巻線ティース鍔部、 27 単相交流電源、 28 コンデンサ、 29 回転子鉄心、 30 導体棒、 31 短絡環、 32 バックヨーク、 33 回転子ティース、 34 主巻線ティース先端面が作る円周面、 35 主巻線ティース空隙、 36 補助巻線ティース空隙、 37 主巻線ティースを構成する材料よりも比透磁率が低い磁性材料、 38 主巻線ティース先端面、 39 補助巻線ティース先端面、 40 コイル部、 41 溝部、 50 固定子巻線、 60 ティース部、 100、101、102、103、104 単相誘導電動機。   1 Frame, 2 Stator, 3 Rotor, 4 Rotating shaft, 5 Sleeve, 6 Stator core, 7 Main winding teeth, 8 Auxiliary winding teeth, 9 Main winding, 9-1 Main winding coil , 10 auxiliary winding, 10-1 auxiliary winding coil section, 11 center line, 12 core back section, 13 center, 14 bisector, 15 center winding tooth section center line, 16 main winding are wound Cross section of slot (second cross section), 17 main winding teeth base, 18 circumferential width of main winding teeth, 19 main winding teeth tip, 20 main winding teeth ridge, 21 auxiliary winding teeth , 22 Auxiliary winding teeth base section, 24 Auxiliary winding teeth base section, 24 Auxiliary winding teeth section circumferential width, 25 Auxiliary winding teeth tip section, 6 Auxiliary winding teeth collar, 27 Single-phase AC power supply, 28 Capacitor, 29 Rotor core, 30 Conductor rod, 31 Short-circuit ring, 32 Back yoke, 33 Rotor teeth, 34 Circumference formed by the front end surface of the main winding teeth 35, Main winding teeth gap, 36 Auxiliary winding teeth gap, 37 Magnetic material having lower relative permeability than the material constituting the main winding teeth, 38 Main winding teeth tip face, 39 Auxiliary winding teeth tip face , 40 coil part, 41 groove part, 50 stator winding, 60 teeth part, 100, 101, 102, 103, 104 single-phase induction motor.

Claims (10)

円筒状のコアバック部、および前記コアバック部の内周に周方向に配列されそれぞれ前記コアバック部から径方向内方に延設された複数のティース部を有する固定子鉄心、前記ティース部のそれぞれに巻回された集中巻きのコイル部を具備する固定子巻線、並びにコンデンサを有する固定子と、
前記固定子鉄心の内径側に回転自在に配設された回転子と、を備え、
前記複数のティース部のそれぞれは、前記コアバック部から径方向内方に延設され前記コイル部が巻回されたティース基部と、前記ティース基部の内径側端部に配置されたティース先端部と、前記ティース先端部から周方向両側に延設され隣り合う前記ティース部と周方向端部が離間しているティース鍔部とを有し、
前記固定子には、隣り合う2つの前記ティース部の前記ティース鍔部の周方向端部における外径側の角部同士をつなぐ面と前記面よりも外径側における固定子鉄心とで囲まれたスロットが形成され、
前記複数のティース部は、周方向に交互に配置された主巻線ティース部および補助巻線ティース部からなり、
前記コイル部は、前記スロットの断面に密に配置され、前記回転子の回転軸線に垂直な前記スロットの前記コイル部が配置された断面において、前記主巻線ティース部における前記回転軸線を通る中心線と前記主巻線ティース部に隣り合う前記補助巻線ティース部における前記回転軸線を通る中心線とがなす角の2等分線よりも前記補助巻線ティース部側の前記スロットの前記コイル部が配置された第1の断面における断面積は、前記2等分線よりも前記主巻線ティース部側の前記スロットの前記コイル部が配置された第2の断面における断面積よりも大きく、
前記第1の断面に密に配置され前記補助巻線ティース部に巻回された前記コイル部と前記コンデンサとが直列に接続された直列体は、前記第2の断面に密に配置され前記主巻線ティース部に巻回された前記コイル部と並列に接続されている単相誘導電動機。
A stator core having a cylindrical core back portion, and a plurality of teeth portions that are circumferentially arranged on the inner periphery of the core back portion and extend radially inward from the core back portion; A stator winding having a coil portion of concentrated winding wound around each, and a stator having a capacitor;
A rotor disposed rotatably on the inner diameter side of the stator iron core,
Each of the plurality of tooth portions includes a teeth base portion extending radially inward from the core back portion and wound with the coil portion, and a tooth tip portion disposed at an inner diameter side end portion of the teeth base portion. , The tooth portion extending from the tooth tip portion on both sides in the circumferential direction and adjacent to the teeth portion and the circumferential edge portion are separated from each other,
The stator is surrounded by a surface that connects the corners on the outer diameter side at the circumferential end portions of the two teeth portions adjacent to each other and a stator iron core on the outer diameter side of the surface. Slot was formed,
The plurality of teeth portions are composed of main winding teeth portions and auxiliary winding teeth portions alternately arranged in the circumferential direction,
The coil portion is densely arranged in a cross section of the slot, and a center passing through the rotation axis in the main winding tooth portion in a cross section in which the coil portion of the slot perpendicular to the rotation axis of the rotor is arranged The coil portion of the slot on the side of the auxiliary winding tooth portion with respect to a bisector of an angle formed by a line and a center line passing through the rotation axis in the auxiliary winding tooth portion adjacent to the main winding tooth portion Is larger than the cross-sectional area in the second cross-section in which the coil portion of the slot on the main winding tooth portion side than the bisector is arranged ,
A series body in which the coil unit and the capacitor, which are densely arranged in the first cross section and wound around the auxiliary winding tooth part, are connected in series, is densely arranged in the second cross section and the main body. A single-phase induction motor connected in parallel with the coil section wound around the winding tooth section.
前記回転子の回転軸線に垂直な断面において、前記ティース基部の周方向側面および前記ティース鍔部における外径側の面の交点と前記回転軸線とを含む面によって前記ティース鍔部が切断された断面の径方向長さを鍔部厚みとするとき、前記補助巻線ティース部の前記鍔部厚みが、前記主巻線ティース部の前記鍔部厚みよりも小さい請求項1に記載の単相誘導電動機。   In a cross section perpendicular to the rotation axis of the rotor, a cross section in which the teeth collar is cut by a plane including an intersection of a circumferential side surface of the teeth base and an outer diameter side surface of the teeth collar and the rotation axis 2. The single-phase induction motor according to claim 1, wherein the thickness of the auxiliary winding teeth portion is smaller than the thickness of the flange portion of the main winding teeth portion when the radial length of the auxiliary winding teeth portion is defined as the thickness of the flange portion. . 前記補助巻線ティース部の前記ティース基部における周方向幅は、前記主巻線ティース部の前記ティース基部における周方向幅よりも小さく、
前記補助巻線ティース部の前記ティース鍔部における周方向両端部の先端角度は、前記主巻線ティース部の前記ティース鍔部における周方向両端部の先端角度よりも小さい請求項1または請求項2に記載の単相誘導電動機。
The circumferential width of the auxiliary winding teeth portion in the teeth base is smaller than the circumferential width of the main winding teeth portion in the teeth base,
The tip angle of the circumferential direction both ends in the teeth collar part of the auxiliary winding teeth part is smaller than the tip angle of both ends in the circumferential direction in the teeth collar part of the main winding teeth part. Single-phase induction motor described in 1.
前記主巻線ティース部の前記ティース鍔部における周方向両端部の先端角度は、前記主巻線ティース部における前記回転軸線を通る中心線と前記主巻線ティース部に隣り合う前記補助巻線ティース部における前記回転軸線を通る中心線とがなす角よりも大きい請求項3に記載の単相誘導電動機。   The tip angle of the both ends in the circumferential direction of the teeth brim portion of the main winding tooth portion is the auxiliary winding teeth adjacent to the center line passing through the rotation axis in the main winding tooth portion and the main winding tooth portion. The single-phase induction motor according to claim 3, wherein the single-phase induction motor is larger than an angle formed by a center line passing through the rotation axis in a section. 隣り合う2つの前記ティース部の前記ティース鍔部の周方向端部における外径側の角部同士をつなぐ面は、前記2等分線よりも前記補助巻線ティース側にある請求項4に記載の単相誘導電動機。  The surface which connects the corner | angular parts of the outer diameter side in the circumferential direction edge part of the said teeth collar part of two said adjacent teeth parts exists in the said auxiliary | assistant winding teeth side rather than the said bisector. Single phase induction motor. 前記主巻線ティース部の前記ティース鍔部は、前記2等分線よりも前記補助巻線ティース側に超える請求項4または請求項5に記載の単相誘導電動機。  6. The single-phase induction motor according to claim 4, wherein the tooth flange portion of the main winding tooth portion exceeds the auxiliary winding teeth side with respect to the bisector. 前記ティース部の前記ティース先端部における内径側の面上の点から前記回転軸線への垂線が前記固定子と前記回転子との間の空隙を横切る長さを空隙長としたとき、前記主巻線ティース部の空隙長の平均値よりも前記補助巻線ティース部の空隙長の平均値が大きい請求項1から請求項のいずれか1項に記載の単相誘導電動機。 When the length of a perpendicular line from the point on the inner diameter side surface of the tooth tip of the teeth portion to the rotation axis crosses the gap between the stator and the rotor is the gap length, the main winding The single-phase induction motor according to any one of claims 1 to 6 , wherein an average value of the gap length of the auxiliary winding tooth portion is larger than an average value of the gap length of the wire teeth portion. 円筒状のコアバック部、および前記コアバック部の内周に周方向に配列されそれぞれ前記コアバック部から径方向内方に延設された複数のティース部を有する固定子鉄心、前記ティース部のそれぞれに巻回された集中巻きのコイル部を具備する固定子巻線、並びにコンデンサを有する固定子と、  A stator core having a cylindrical core back portion, and a plurality of teeth portions that are circumferentially arranged on the inner periphery of the core back portion and extend radially inward from the core back portion; A stator winding having a coil portion of concentrated winding wound around each, and a stator having a capacitor;
前記固定子鉄心の内径側に回転自在に配設された回転子と、を備え、  A rotor disposed rotatably on the inner diameter side of the stator iron core,
前記複数のティース部のそれぞれは、前記コアバック部から径方向内方に延設され前記コイル部が巻回されたティース基部と、前記ティース基部の内径側端部に配置されたティース先端部と、前記ティース先端部から周方向両側に延設され隣り合う前記ティース部と周方向端部が離間しているティース鍔部とを有し、  Each of the plurality of tooth portions includes a teeth base portion extending radially inward from the core back portion and wound with the coil portion, and a tooth tip portion disposed at an inner diameter side end portion of the teeth base portion. The teeth portion extending from both ends of the tooth in the circumferential direction and adjacent to each other, and the teeth flange portion in which the circumferential end portion is spaced apart,
前記固定子には、隣り合う2つの前記ティース部の前記ティース鍔部の周方向端部における外径側の角部同士をつなぐ面と前記面よりも外径側における固定子鉄心とで囲まれたスロットが形成され、  The stator is surrounded by a surface that connects the corners on the outer diameter side at the circumferential end portions of the two teeth portions adjacent to each other and a stator iron core on the outer diameter side of the surface. Slot was formed,
前記複数のティース部は、周方向に交互に配置された主巻線ティース部および補助巻線ティース部からなり、  The plurality of teeth portions are composed of main winding teeth portions and auxiliary winding teeth portions alternately arranged in the circumferential direction,
前記ティース部の前記ティース先端部における内径側の面上の点から前記回転子の回転軸への垂線が前記固定子と前記回転子との間の空隙を横切る長さを空隙長としたとき、前記主巻線ティース部の空隙長の平均値よりも前記補助巻線ティース部の空隙長の平均値が大きい単相誘導電動機。  When the length from the point on the inner diameter side surface of the teeth portion of the teeth portion to the rotation axis of the rotor crosses the gap between the stator and the rotor is the gap length, A single-phase induction motor in which an average value of the air gap length of the auxiliary winding tooth portion is larger than an average value of the air gap length of the main winding tooth portion.
前記補助巻線ティース部の前記ティース鍔部における前記空隙長が、前記主巻線ティース部の前記ティース鍔部における前記空隙長よりも大きい請求項7または請求項8に記載の単相誘導電動機。 9. The single-phase induction motor according to claim 7 , wherein the gap length in the teeth brim portion of the auxiliary winding tooth portion is larger than the gap length in the teeth brim portion of the main winding tooth portion. 前記主巻線ティース部および前記補助巻線ティース部は、磁性材料からなり、
前記補助巻線ティース部の比透磁率は、前記主巻線ティース部の比透磁率よりも小さい請求項1から請求項のいずれか1項に記載の単相誘導電動機。
The main winding teeth and the auxiliary winding teeth are made of a magnetic material,
The relative permeability of the auxiliary winding tooth portion is a single-phase induction motor according to any one of claims 1 to 9 is smaller than the relative magnetic permeability of the main winding teeth.
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