感應(yīng)電動機(jī)的制作方法
【專利說明】感應(yīng)電動機(jī)
[0001]本申請主張基于2014年3月26日申請的日本專利申請第2014-063102號的優(yōu)先權(quán)。該日本申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種感應(yīng)電動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0003]感應(yīng)電動機(jī)為具備產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的固定件、及通過旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流并利用與旋轉(zhuǎn)磁場之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的電動機(jī)(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-9483號公報(bào)
[0005]為了實(shí)現(xiàn)感動電動機(jī)的高效化，要求電磁設(shè)計(jì)的最佳化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種提高感應(yīng)電動機(jī)的效率的技術(shù)。
[0007]本發(fā)明的一種實(shí)施方式的感應(yīng)電動機(jī)中，其定子槽內(nèi)的線圈占空系數(shù)為38%以上，其中，將定子齒寬設(shè)為Ws，定子槽間距設(shè)為os，f3 = Ws/os時(shí)，β在0.46?0.56的范圍之內(nèi)。
[0008]通過將定子的電磁設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)定為如上，能夠提高感應(yīng)電動機(jī)的效率。
[0009]另外，將以上構(gòu)成要件的任意組合或本發(fā)明的構(gòu)成要件或表現(xiàn)在方法、裝置及系統(tǒng)等之間做相互替換的發(fā)明也作為本發(fā)明的方式而有效。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能夠提高感應(yīng)電動機(jī)的效率。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的籠型感應(yīng)電動機(jī)的剖視圖。
[0012]圖2是籠型感應(yīng)電動機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子的局部剖視圖。
[0013]圖3是表示改變β值時(shí)的電動機(jī)效率的變化的曲線圖。
[0014]圖4是表示改變β值時(shí)的電動機(jī)效率的變化的曲線圖。
[0015]圖5(a)是表示β = 0.46時(shí)的定子形狀的圖，圖5(b)是表示β = 0.56時(shí)的定子形狀的圖。
[0016]圖6是表示改變DS/WJ^值時(shí)的電動效率的變化的曲線圖。
[0017]圖中:10_感應(yīng)電動機(jī)，34-定子，34a-定子槽，36b-定子齒，Ds-定子槽高度，Os-定子槽間距，Ws-定子齒寬。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1是將本發(fā)明的一種實(shí)施方式所涉及的籠型感應(yīng)電動機(jī)10沿包括中心軸的鉛垂面剖切時(shí)的剖視圖。
[0019]定子(固定件)34是層疊沖切成同一形狀的多個(gè)薄板狀(例如厚度為0.5mm)的電磁鋼板而形成的。定子34例如通過熱壓配合而嵌合于框架30的內(nèi)周。在形成于定子34的多個(gè)狹槽卷繞有銅線線圈38。
[0020]轉(zhuǎn)子36也是層疊沖切成同一形狀的多個(gè)薄板狀的電磁鋼板而形成的。在轉(zhuǎn)子36的中央形成有供旋轉(zhuǎn)軸12插穿的圓形孔，并且在該圓形孔外周側(cè)等間隔形成有多個(gè)沿著徑向延伸的同一形狀的狹槽36a(參考圖2)。轉(zhuǎn)子36的圓形孔和旋轉(zhuǎn)軸12以過盈配合的方式固定。
[0021]框架30例如由壓鑄鋁、鑄鐵或鋼板制成，具有如下作用:支撐轉(zhuǎn)子及定子的重量，并且向電動機(jī)外部釋放轉(zhuǎn)子及定子等產(chǎn)生的熱量。為了提高散熱性能，在框架30的外周設(shè)置有多個(gè)沿著與旋轉(zhuǎn)軸平行的方向延伸的散熱片40。
[0022]旋轉(zhuǎn)軸12分別經(jīng)由軸承16、17旋轉(zhuǎn)自如地支撐于從框架30向內(nèi)徑側(cè)延伸的兩側(cè)的凸緣14、15上。凸緣14、15可與框架30 —體形成，也可以與框架分開形成之后再固定到框架30。
[0023]在旋轉(zhuǎn)軸12的后端側(cè)配置有風(fēng)扇18。風(fēng)扇18的外側(cè)配置有風(fēng)扇罩32。
[0024]圖2是將籠型感應(yīng)電動機(jī)10的定子34及轉(zhuǎn)子36沿與旋轉(zhuǎn)軸正交的平面剖切時(shí)的局部剖視圖。
[0025]在定子34沿著周向等間隔形成有沿徑向延伸的同一形狀的定子齒34b，在定子齒彼此之間劃分有在轉(zhuǎn)子36側(cè)具有開口部的定子槽34a。在定子槽34a卷繞多次銅線42而形成線圈。若使交流電流流到線圈，則在定子齒34b及定子磁軛產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
[0026]定子槽34a及定子齒34b的形狀對定子的電磁設(shè)計(jì)帶來較大的影響。在圖2中，作為在定子的電磁設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的參數(shù)而示出了定子齒寬Ws、定子槽間距Os及定子槽高度Ds。另外，當(dāng)定子齒的寬度在徑向上不恒定時(shí)，定子齒寬Ws表示該寬度在徑向上的平均值。
[0027]本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，定子齒寬與定子槽間距之比β =Ws/Qs，定子槽高度與定子齒寬之比Ds/Ws、線圈占空系數(shù)(狹槽內(nèi)的除去了被膜的銅線裸線的截面積/狹槽截面積)的選擇、定子齒的平均磁通量密度對感應(yīng)電動機(jī)的高效化是重要的。
[0028]上述內(nèi)容中，若將銅線卷繞成線圈占空率系數(shù)成為38%以上，則能夠特別提高感應(yīng)電動機(jī)的效率。并且，若將流過線圈的電流控制成使定子齒的平均磁通量密度成為1.7T以上，則能夠特別提高感應(yīng)電動機(jī)的效率。
[0029]以下對比例β及Ds/Ws的范圍的確定進(jìn)行說明。
[0030]圖3為表示在容量為0.75kff的感應(yīng)電動機(jī)中改變β值時(shí)的電動機(jī)效率的變化的曲線圖。圖中的橫軸表示電壓，縱軸表示效率。
[0031 ] 通常，在感應(yīng)電動機(jī)中，如上所述的曲線圖中，提高規(guī)定電壓范圍內(nèi)的峰值效率非常重要。參考圖3中用箭頭表示的電壓范圍A的效率，若從β = 0.43變更為β = 0.46，則可知峰值效率大幅上升。并且可知，若從β = 0.56變更為β = 0.59，則峰值效率大幅下降。
[0032]通過該觀察可知，在容量為0.75kff的該感應(yīng)電動機(jī)中，若將β設(shè)為0.46?0.56的范圍之內(nèi)，則感應(yīng)電動機(jī)的效率變高。
[0033]圖4為表示在容量為2.2kff的感應(yīng)電動機(jī)中改變β值時(shí)的電動機(jī)效率的變化的曲線圖。圖中的橫軸表示電壓，縱軸表示效率。
[0034]參考圖4中用箭頭表示的電壓范圍A的效率，若從β = 0.43變更為β = 0.46，則可知峰值效率大幅上升。并且可知，若從β = 0.56變更至β = 0.59，則峰值效率大幅下降。
[0035]通過該觀察可知，在容量為2.2kff的該感應(yīng)電動機(jī)中，若將β設(shè)為0.46?0.56的范圍之內(nèi)，則感應(yīng)電動機(jī)的效率變高。
[0036]并且，從圖3及圖4可知，實(shí)現(xiàn)高效化的β值不依賴于感應(yīng)電動機(jī)的容量。
[0037]圖5(a)是表示β = 0.46時(shí)的定子形狀的圖，圖5(b)是表示β = 0.56時(shí)的定子形狀的圖。
[0038]從圖5(a)可知，在β = 0.46時(shí)，定子齒的寬度相比于定子槽變窄。倘若將β設(shè)為小于0.46，則導(dǎo)致定子齒的底部的機(jī)械強(qiáng)度不足而有可能折損齒或因磁致伸縮帶來的噪音變大。
[0039]從圖5(b)可知，在β = 0.56時(shí)，定子槽的寬度相比于定子齒變窄。倘若將β設(shè)為大于0.56，則由于定子截面積變小，因此線圈截面積也變小，從而導(dǎo)致感應(yīng)電動機(jī)的效率惡化。
[0040]圖6是表示在容量為0.75kff的感應(yīng)電動機(jī)中改變Ds/Ws的值時(shí)的電動機(jī)效率的變化的曲線圖。圖中的橫軸表示電壓，縱軸表示效率。
[0041]參考圖6中用箭頭表示的電壓范圍B的效率，若從Ds/Ws = 2.5變更為Ds/Ws= 3.0，則峰值效率大幅上升。并且可知，若從Ds/Ws= 5.5變更為D s/ffs= 6.0，則峰值效率大幅下降。
[0042]通過該觀察可知，在該感應(yīng)電動機(jī)中，若將Ds/Ws設(shè)為3.0?5.5的范圍之內(nèi)，則感應(yīng)電動機(jī)的效率變高，并且優(yōu)選將Ds/Ws設(shè)為4.0?5.0的范圍之內(nèi)。
[0043]如以上說明，在本實(shí)施方式中，明確了與用于實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電動機(jī)的高效化的定子的電磁設(shè)計(jì)有關(guān)的方針。即，以定子齒寬與定子槽間距之比β成為0.46?0.56的范圍的方式，和/或以定子槽高度與定子齒寬之比Ds/Ws成為3.0?5.5的范圍的方式設(shè)計(jì)定子形狀，從而能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)電動機(jī)的高效化。
[0044]基于本實(shí)施方式的高效的感應(yīng)電動機(jī)與相同程度效率的以往設(shè)計(jì)的感應(yīng)電動機(jī)相比，由于定子的層疊鋼板的層厚較小，因此能夠使感應(yīng)電動機(jī)小型化。與此同時(shí)，通過縮減銅線、電磁鋼板及鋁導(dǎo)體等材料，能夠降低制造成本。
[0045]以上，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明。這些實(shí)施方式為例示，對這些各構(gòu)成要件的組合能夠?qū)嵤└鞣N變形例，并且這些變形例也都屬于本發(fā)明的范圍，這一點(diǎn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是能夠理解的。
[0046]在實(shí)施方式中對籠型感應(yīng)電動機(jī)進(jìn)行了說明。但是，與轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)無關(guān)，在具有將線圈卷繞于定子而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的結(jié)構(gòu)的任意感應(yīng)電動機(jī)中，也能夠同樣適用本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種感應(yīng)電動機(jī)，其定子槽內(nèi)的線圈占空系數(shù)為38%以上，所述感應(yīng)電動機(jī)的特征在于， 將定子齒寬設(shè)為Ws，定子槽間距設(shè)為ο s，β = Ws/ o s時(shí)，β在0.46?0.56的范圍之內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電動機(jī)，其特征在于， 將定子槽高度設(shè)為Ds時(shí)，D 3/^在3.0?5.5的范圍之內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)電動機(jī)，其特征在于， β不依賴于馬達(dá)容量。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的感應(yīng)電動機(jī)，其特征在于， 定子齒的平均磁通量密度為1.7Τ以上。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種感應(yīng)電動機(jī)，其課題在于使感應(yīng)電動機(jī)高效化。本發(fā)明的感應(yīng)電動機(jī)的定子槽(34a)內(nèi)的線圈占空系數(shù)為38％以上，其中，將定子齒寬設(shè)為Ws，定子槽間距設(shè)為σs，β＝Ws/σs時(shí)，β在0.46～0.56的范圍之內(nèi)。
【IPC分類】H02K1/16, H02K17/16
【公開號】CN104953778
【申請?zhí)枴緾N201510032931
【發(fā)明人】池上雅人
【申請人】住友重機(jī)械工業(yè)株式會社
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年1月22日
【公告號】DE102015103317A1