感應電動機、壓縮機、送風機和空調的製作方法

2023-09-20 07:21:25

專利名稱：感應電動機、壓縮機、送風機和空調的製作方法
技術領域：
本發明涉及感應電動機，特別涉及感應電動機的定子鐵芯和轉子鐵芯的形狀。此夕卜，涉及搭載了該感應電動機的壓縮機和送風機、以及搭載了該壓縮機和送風機的空調。
背景技術：
目前，對於感應電動機的轉子，提案有多種通過設有齒槽形狀、或在外周部設置縫隙而減少功率因數、雜散負載損耗、噪音等的形狀。例如提案有一種感應電動機，其包括具有多個齒槽的轉子鐵芯和收納於該轉子鐵芯的齒槽中的二次導體，該二次導體基於鋁合金壓鑄而形成，通過在轉子鐵芯的封口槽的轉子表面側設置與該齒槽不聯接的縫隙，並且將該縫隙的周向尺寸設定為1.0mm 3.5_、徑向尺寸設定為1.0mm 2.5mm的範圍，而實現一直能夠減少功率因數、雜散負載損耗、噪音等的高性能的感應電動機(例如參照專利文獻I)。專利文獻專利文獻1:日本特開平9-224358號公報

發明內容
然而，上述專利文獻I所記載的感應電動機的轉子形狀，由於在封口槽外周部分設置縫隙，所以存在等效氣隙增大、氣隙管理、使端環為不遮擋縫隙的形狀等問題。在此，氣隙是指定子與轉子之間的空隙(通常為數百μπΟ。本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在於提供一種感應電動機、壓縮機、送風機和空調，能夠緩和轉子的二次導體中二次電流的集中，改善電動機特性。本發明涉及的感應電動機，其具有定子和在定子的內側隔著空隙設置的轉子，並且具有在轉子的轉子鐵芯的轉子齒槽內填充有非磁性且具導電性的材料而形成的籠型二次導體，感應電動機的特徵在於:轉子齒槽包括:外周齒槽，其形成在轉子外周部分的附近；以及內周齒槽，其與外周齒槽連通，形成在外周齒槽的內側，定子具有:定子鐵芯；以及繞組，其插入到形成在定子鐵芯的齒槽中，定子鐵芯包括:鐵芯外圍部，其形成在外周側；多個齒部，其從鐵芯外圍部的內周側朝向轉子方向呈放射狀延伸地形成；齒槽，其形成在相鄰的兩個齒部之間；以及齒槽開口部，其形成在齒槽，朝向空隙開口，將轉子齒槽的各部分的尺寸定義如下:TB:內周齒槽的中心側與轉子外周部分之間的最短距離；TC:外周齒槽的最內周的周向寬度；TD:內周齒槽的最外周的周向寬度；TE:內周齒槽的端部側與轉子外周部分之間的最短距離，並且，將定子鐵芯的各部分的尺寸定義如下:TF:齒部的寬度； TG:齒部前端部的寬度；
TH:齒槽開口部的寬度，此時，轉子齒槽的各部分的尺寸與定子鐵芯的各部分的尺寸滿足下述關係:TF/ (TG+TH) XTD/2 ^ TB ^ TD/2 …式(I)TF/ (TG+TH) XTD/2 ^ TE ^ TD/2 …式(2)。本發明涉及的感應電動機，通過上述結構，能夠緩和轉子的二次導體中二次電流的集中，改善電動機特性。


圖1是用於比較而表不的普通的感應電動機200的橫截面圖。圖2是用於比較而表示的普通的感應電動機200的定子220的橫截面圖。圖3是用於比較而表示的普通的感應電動機200的定子鐵芯221的橫截面圖。圖4是用於比較而表示的普通的感應電動機200的轉子210的立體圖。圖5是用於比較而表示的普通的感應電動機200的轉子210的橫截面圖。圖6是用於比較而表示的普通的感應電動機200的轉子鐵芯211的橫截面圖。圖7是用於比較而 表示的、表示普通的感應電動機200的轉子210中基於來自定子220的磁通的交鏈而產生的二次電流的集中狀況的圖。圖8是用於比較而表示的、表示普通的另一轉子310中基於來自定子的磁通的交鏈而產生的二次電流的集中狀況的圖。圖9是表示實施方式I的感應電動機100的橫截面圖。圖10是表示實施方式I的感應電動機100的定子20的橫截面圖。圖11是表示實施方式I的感應電動機100的定子鐵芯21的橫截面圖。圖12是圖11的部分放大圖。圖13是表示實施方式I的感應電動機100的轉子10的立體圖。圖14是表示實施方式I的感應電動機100的轉子10的橫截面圖。圖15是表不實施方式I的感應電動機100的轉子鐵芯11的橫截面圖。圖16是表示實施方式I的轉子齒槽13的放大圖。圖17是表示實施方式I的二次銅損/輸出[%]相對於TB (=TE)的特性的圖。圖18是表示實施方式I的轉矩相對於TB (=TE)的特性的圖。圖19是表示實施方式I的實施例的轉子齒槽13的放大圖。圖20是圖19的部分放大圖。圖21是表示實施方式I的雙氣缸旋轉式壓縮機400的縱截面圖。圖22是表示實施方式I的空調的製冷劑迴路圖。圖23是表示實施方式I的空調的室外機600的分解立體圖。[符號的說明]2:密閉容器5a:第一氣缸5b:第二氣缸6:主軸承7:副軸承
8:旋轉軸8a:主軸8b:副軸8c:主軸側偏心部8d:副軸側偏心部8e:中間軸9a:第一活塞9b:第二活塞10:轉子11:轉子鐵芯12:招條13:轉子齒槽13a:外周齒槽13b:內周齒槽14:轉子齒部15:鐵芯外圍部16:軸孔17:端環20:定子21:定子鐵芯22:繞組23:鐵芯外圍部24:齒部24a:齒部前端部25:齒槽25a:齒槽開口部26:潤滑油27:分隔板28:玻璃端子29:導線30:空隙31:儲液器33:噴出管40a:噴出消音器40b:噴出消音器52:四通閥53:室外側熱交換器54:減壓裝置55: 室內側熱交換器
56:室外側送風機57:室內側送風機59:頂板60:前板61:側板62:隔離部件63:電子部件箱64:製冷劑配管和製冷劑迴路部件類68:底板100:感應電動機
·
200:感應電動機210:轉子211:轉子鐵芯212:招條213:轉子齒槽214:轉子齒部215:鐵芯外圍部216:軸孔217:端環220:定子221:定子鐵芯222:繞組223:鐵芯外圍部224:齒部225:齒槽225a:齒槽開口部230:空隙310:轉子312:鋁條313:轉子齒槽400:雙氣缸旋轉式壓縮機500:壓縮機構部600:室外機
具體實施例方式實施方式I圖1至圖3是用於比較而表示的圖，圖1是普通的感應電動機200的橫截面圖，圖2是普通的感應電動機200的定子220的橫截面圖，圖3是普通的感應電動機200的定子鐵芯221的橫截面圖。
如圖1所示，普通的感應電動機200 (以下也簡稱為電動機)包括:定子220和在定子220的內側隔著空隙230 (氣隙)配置的轉子210。如圖2所示，定子220包括:大致環形的定子鐵芯221和插入到形成在定子鐵芯221的齒槽225中的繞組222。繞組222是卷繞在各齒部224的集中繞組或分布繞組。此夕卜，繞組222為單相或三相。定子鐵芯221是在將板厚為0.1 1.5mm的電磁鋼板衝壓成規定形狀後，在軸向上按規定的片數層疊，並通過衝壓鉚接或焊接等進行固定而製作出來的。如圖3所示，定子鐵芯221在外周側形成有環形的鐵芯外圍部223，多個(這裡為24個)齒部224從鐵芯外圍部223的內周側向轉子210方向呈放射狀地延伸。各齒部224的周向寬度在徑向上大致均等。在相鄰的兩個齒部224之間，形成有齒槽225(空間)。齒槽225的數量與齒部224的數量相同，是24個。由於各齒部224的周向寬度在徑向上大致均等，所以齒槽225的周向寬度從內側(轉子210側)朝向外側(鐵芯外圍部223側)逐漸增大。齒槽225向空隙230(參照圖1)開口，將這裡稱為齒槽開口部225a (齒槽縫隙)。繞組222從齒槽開口部225a插入。圖4至圖6是用於比較而表示的圖，圖4是普通的感應電動機200的轉子210的立體圖，圖5是普通的感應電動機200的轉子210的橫截面圖，圖6是普通的感應電動機200的轉子鐵芯211的橫截面圖。如圖4所示，轉子210包括:轉子鐵芯211 ;以及由鋁條212 (參照圖5)及在層疊方向的兩端部分形成的一對端環217構成的籠型二次導體。鋁條212和端環217是通過壓鑄同時熔鑄鋁而製作出來的。此外，籠型二次導體除鋁以外也可以由銅形成。如圖5所示， 轉子210通過在轉子鐵芯211的多個(30個)轉子齒槽213中熔鑄鋁來形成鋁條212。如上所述，鋁條212與在層疊方向的兩端部分形成的一對端環217構成籠型二次導體。轉子鐵芯211也與定子鐵芯221同樣，是在將板厚為0.1 1.5mm的電磁鋼板衝壓成規定形狀後，在軸向上按規定的片數層疊，並通過衝壓鉚接或焊接等進行固定而製作出來的。如圖6所示，轉子鐵芯211的截面形狀大致為圓形，多個(30個)轉子齒槽213沿外周緣在周向上大致等間隔地形成。在相鄰的兩個轉子齒槽213之間形成轉子齒部214。轉子齒部214的數量與轉子齒槽213的數量相同，是30個。轉子齒部214的周向寬度在徑向上大致均等。因此，轉子齒槽213的周向寬度從內側朝向外周逐漸增大。在轉子鐵芯211的中央部分開設有與驅動軸(未圖示)嵌合的軸孔216。將轉子齒槽213與軸孔216之間的鐵芯部分稱為鐵芯外圍部215。由於在轉子齒槽213中填充有非磁性體且具導電性的材料(例如鋁)，所以在轉子齒槽213中來自定子220的磁通交鏈，並且當磁通產生變化時，會在鋁條212中產生二次電流，並基於該二次電流和來自定子220的磁通產生轉矩。理想狀態是，來自定子220的磁通不是掠過轉子210的轉子齒槽213的一部分，而是整體地產生變化，從而在轉子齒槽213內產生穩定的二次電流。圖7、圖8是用於比較而表示的圖，圖7是表示普通的感應電動機200的轉子210中基於來自定子220的磁通的交鏈而產生的二次電流的集中狀況的圖，圖8是表示普通的另一轉子310中基於來自定子的磁通的交鏈而產生的二次電流的集中狀況的圖。如圖7所示，普通的感應電動機200的轉子210，由於轉子齒槽213與轉子210的外周之間在徑向上的寬度Dl較窄，所以來自定子220的磁通在轉子齒槽213的一部分(從轉子齒槽213的外周側的頂點附近靠右上角)交鏈。圖7中的箭頭表示來自定子220的磁通的流動。由於僅在轉子齒槽213的一部分發生磁通交鏈，受到該影響，二次電流集中在轉子齒槽213的與來自定子220的磁通交鏈的部分流動。由於該影響存在如下問題:與二次電流在整個轉子齒槽213中流動的情況相比，二次電阻增大，二次銅損增加，因而效率降低。也可將該二次銅損也稱為雜散負載損耗或諧波二次銅損。圖8所示的普通的另一轉子310與轉子210相比，轉子齒槽313的形狀不同。轉子齒槽213的外周側的形狀是圓弧，而轉子齒槽313的外周側是平面。在該轉子310中，也與轉子210相同，由於轉子齒槽313與轉子310的外周之間在徑向上的寬度D2較窄，所以來自定子的磁通在轉子齒槽313的一部分(從轉子齒槽313的外周側的中央附近靠右上角)交鏈。圖8中的箭頭表示來自定子的磁通的流動。此外，在轉子齒槽313中熔鑄有鋁條312。由於僅在轉子齒槽313的一部分發生磁通交鏈，受到該影響，二次電流集中在轉子齒槽313的與來自定子的磁通交鏈的部分流動。因此存在如下問題:與二次電流在整個轉子齒槽313中流動的情況相比，二次電阻增大，二次銅損增加，因而效率降低。圖9至圖14是表示實施方式I的圖，圖9是感應電動機100的橫截面圖，圖10是感應電動機100的定子20的橫截面圖，圖11是感應電動機100的定子鐵芯21的橫截面圖，圖12是圖11的部分放大圖。如圖9 所示，本實施方式的感應電動機100包括定子20和在定子20的內側隔著空隙30 (氣隙)配置的轉子10。如圖10所示，定子20包括:大致環形的定子鐵芯21和插入到形成在定子鐵芯21的齒槽25中的繞組22。繞組22是卷繞在各齒部24的集中繞組或分布繞組。此外，繞組22為單相或三相。定子鐵芯21是在將板厚為0.1 1.5mm的電磁鋼板衝壓成規定形狀後，在軸向上按規定的片數層疊，並通過衝壓鉚接或焊接等進行固定而製作出來的。如圖11所示，定子鐵芯21在外周側形成有環形的鐵芯外圍部23，多個(這裡為24個)齒部24從鐵芯外圍部23的內周側向轉子10方向呈放射狀地延伸。各齒部24的周向寬度在徑向上大致均等。在相鄰的兩個齒部24之間，形成有齒槽25 (空間)。齒槽25的數量與齒部24的數量相同，是24個。由於各齒部24的周向寬度在徑向上大致均等，所以齒槽25的周向寬度從內側(轉子10側)朝向外側(鐵芯外圍部23側)逐漸增大。齒槽25向空隙30 (參照圖9)開口，將這裡稱為齒槽開口部25a (齒槽縫隙)。繞組22從齒槽開口部25a插入。這裡，如圖12所示，將定子鐵芯21的各部分的尺寸定義如下:TF:齒部24的寬度；TG:齒部前端部24a的寬度；TH:齒槽開口部25a的寬度。
圖13至圖16是表示實施方式I的圖，圖13是感應電動機100的轉子10的立體圖，圖14是感應電動機100的轉子10的橫截面圖，圖15是感應電動機100的轉子鐵芯11的橫截面圖，圖16是轉子齒槽13的放大圖。如圖13所示，轉子10包括:轉子鐵芯11 ;以及由鋁條12 (參照圖14，非磁性且具導電性的材料)及在層疊方向的兩端部分形成的一對端環17構成的籠型二次導體。鋁條12和端環17是通過壓鑄同時熔鑄鋁而製作出來的。此外，籠型二次導體除鋁以外也可以由銅形成。如圖14所示，轉子10通過在轉子鐵芯11的多個(30個)轉子齒槽13中熔鑄鋁來形成鋁條12。如上所述，鋁條12與在層疊方向的兩端部分形成的一對端環17構成籠型二次導體。轉子鐵芯11是在將板厚為0.1 1.5mm的電磁鋼板衝壓成規定形狀後，在軸向上按規定的片數層疊，並通過衝壓鉚接或焊接等進行固定而製作出來的。如圖15所示，轉子鐵芯11的截面形狀大致為圓形，多個(30個)轉子齒槽13沿外周緣在周向上大致等間隔地形成。在相鄰的兩個轉子齒槽13之間形成轉子齒部14。轉子齒部14的數量與轉子齒槽13的數量相同，是30個。轉子齒部14的周向寬度在徑向上大致均等。因此，轉子齒槽13的周向寬度從內側朝向外周逐漸增大。在轉子鐵芯11的中央部分開設有與驅動軸(未圖示)嵌合的軸孔16。將轉子齒槽13與軸孔16之間的鐵芯部分稱為鐵芯外圍部15。如圖16所示,轉子齒槽13由靠近轉子外周部分的外周齒槽13a和與外周齒槽13a連通且形成在外周齒槽13a的內側的內周齒槽13b構成。外周齒槽13a的形狀大致為三角形，內周齒槽13b的形狀與普通的轉子310的轉子齒槽313 (參照圖8)相似。這裡，將轉子齒槽13的各部分的尺寸定義如下:
TA:外周齒槽13a與轉子外周部分之間的最短距離；TB:內周齒槽13b的中心側與轉子外周部分之間的最短距離；TC:外周齒槽13a的最內周的周向寬度；TD:內周齒槽13b的最外周的周向寬度；TE:內周齒槽13b的端部側與轉子外周部分之間的最短距離。通過使該轉子齒槽13的各部分的尺寸與定子鐵芯21的各部分的尺寸的關係為:TF/ (TG+TH) XTD/2 ^ TB ^ TD/2 …式(I)TF/ (TG+TH) XTD/2 ^ TE ^ TD/2 …式(2)，能夠減少掠過轉子齒槽13的磁通，而能夠避免二次電流的集中，對減少二次銅損是有效的。以下對該原理進行說明。此外，TF、TG、TH參照圖12。首先，對來自定子20的磁通為什麼以掠過轉子齒槽13的方式流動進行說明。通常，由於在轉子齒槽13中填充有非磁性體(例如鋁)，所以磁通通過作為導磁率較高的部分的轉子鐵芯11部分。但是，當該通過的部分磁飽和且導磁率下降時，磁通會以掠過轉子齒槽13的方式通過。如果不因來自定子20的磁通產生磁飽和，則不會產生掠過轉子齒槽13的磁通。式(I)、式(2)是使得不會因來自定子20的磁通產生磁飽和的關係式，對各式進行說明。式(I)、式(2)是表示使轉子鐵芯11的薄部(尺寸TB TE部分)的磁通密度比定子鐵芯21的齒部24的磁通密度低的狀態的數式。式(I)、式(2)中的TF/ (TG+TH)XTD/2與從定子20的齒部24產生的磁通最擴散時的狀態對應。在從定子20的齒部24產生的磁通最擴散的情況下,會從齒槽開口部25a的中心擴散至相鄰的齒槽開口部25a的中心。也就是說，就一個齒部24而言，由於齒部前端部24a的寬度為TG且存在寬度為齒槽開口部25a的寬度的一半TH/2的兩處，所以從齒部24產生的磁通會擴散至(TG+TH)的寬度。當設齒部24的磁通密度為B，感應電動機100的層疊厚度為L，則一個齒部24的磁通量為BXTFXL。由於該磁通量BXTFXL擴散至(TG+TH)的寬度，轉子鐵芯11的一側薄部(尺寸TA TB TE部分)的寬度是TD/2，若求取進入一側薄部(尺寸TA TB TE部分)的磁通量，則得到:BXTFXL/ (TG+TH) XTD/2。若求取此時的轉子鐵芯11的一側的薄部(尺寸TB TE部分)的磁通密度，在內周齒槽13b的中心側，則得到:BXTFXL/ (TG+TH) XTD/2/L/TB,此外，在內周齒槽13b的端部側，則得到:BXTFXL/ (TG+TH) XTD/2/L/TE。也就是說，為了使轉子鐵芯11的一側的薄部(尺寸TB TE部分)的磁通密度不大於齒部24的磁通密度B，使TB和TE為TF/ (TG+TH) XTD/2以上即可。

接著，對式(I)、式(2)中的TD/2進行說明。TD/2表示從定子20的齒部24產生的磁通最集中的情況。磁通最集中的狀態是來自齒部24的磁通在齒部前端部24a不擴散的情況。設齒部24的磁通密度為B，感應電動機100的層疊厚度為L，則一個齒部24的磁通量為BXTFXL。進而，由於來自齒部24的磁通在齒部前端部24a不擴散，轉子鐵芯11的一側的薄部(尺寸TA TB TE部分)的周向寬度是TD/2，若求取進入轉子鐵芯11的一側的薄部(尺寸TA TB TE部分)的磁通量，則得到:BXTFXL/TFXTD/2,即 BXLXTD/2。此外，若求取此時的轉子鐵芯11的一側的薄部(尺寸TB TE部分)的磁通密度，在內周齒槽13b的中心側，則得到:BXLXTD/2/L/TB,此外，在內周齒槽13b的端部側，則得到:BXLXTD/2/L/TEo為了使轉子鐵芯11的一側的薄部(尺寸TB TE部分)的磁通密度為B，使TB、TE的值為TD/2即可。此外，該狀態表示磁通在齒部前端部24a不擴散，而進入轉子鐵芯11的一側薄部(尺寸TA TB TE部分)的狀態，磁通不會再進入轉子鐵芯11的一側薄部(尺寸TA TB TE部分)。因此，當使TB、TE的尺寸比TD/2大時，能夠降低轉子鐵芯11的一側的薄部(尺寸TB TE部分)的磁通密度，但是由於轉子齒槽13的面積也減小，所以二次電阻增加，導致二次銅損的增加。因此，使TB、TE最大為TD/2。此外，也可以使TB、TE比TD/2小。
也就是說，通過採用:TF/ (TG+TH) XTD/2 ^ TB ^ TD/2 …式(I)TF/ (TG+TH) XTD/2 ^ TE ^ TD/2 …式(2)，能夠將轉子鐵芯11的一側的薄部(尺寸TB TE部分)的磁通密度設定為定子鐵芯21的齒部24的磁通密度以下。此外，通過使TB、TE最大為TD/2，能夠抑制過度地降低轉子鐵芯11的一側的薄部(尺寸TB TE部分)的磁通密度而導致二次銅損惡化的情況。圖17、圖18是表示實施方式I的圖，圖17是表示二次銅損/輸出[%]相對於TB(=TE)的特性的圖，圖18是表示轉矩相對於TB (=TE)的特性的圖。假設電壓、頻率、轉速為一定，使氣隙分別為0.5mm、0.7mm、1.0mm，用圖17表示TB(=TE)與二次銅損/輸出[%]之間的特性，圖18表示TB (=TE)與轉矩之間的特性。基於圖17的TB (=TE)與二次銅損/輸出[%]之間的特性，能夠得知TB變化時二次銅損相對輸出的比例以如下方式變化。從圖17可以得知當使TB從0.5_開始增大後，二次銅損/輸出[%]急劇下降。這表明通過增大TB，能夠減少基於來自定子20的磁通掠過轉子齒槽13導致二次電流集中的情況。此外，在TB為1.0mm附近，減少程度開始變緩，在1.5 2.0mm迎來底值，其後緩慢增加。而且從圖17還可以得知，即使氣隙(空隙30)在0.5mm 1.0mm的範圍中變化，該傾向也不會明顯改變。進而，從圖18可以得知，當使TB增大時轉矩下降。這是由於增大TB，則轉子齒槽13的面積減小，而二次電阻增加。在感應電動機中，存在當二次電阻增加時，最大轉矩(停轉轉矩)時的轉差率增大(轉速下降)的傾向。 因而，在轉速為一定的解析中，若二次電阻增加，轉矩則會變小。基於以上說明，TB和TE最好不要使用二次銅損/輸出急劇增大的0.5mm附近的數值，而且由於使TB和TE過大時轉矩也會下降，所以TB和TE理想的是在式(I)、式(2 )的範圍內使用。以下示出TB和TE的數值的一個示例。在本實施方式中計算出的各尺寸是:齒部24的寬度TF=4mm齒部前端部24a的寬度TG=6mm齒槽開口部25a的寬度TH=3_內周齒槽13b的最外周的周向寬度TD=4mm。將上述各數值代入式(I)、式(2)，則得到:0.89 彡 TB 彡 20.89 彡 TES 2。TB、TE的下限值為0.89mm,不在0.5mm附近，是二次銅損/輸出變緩的部分。此夕卜，上限值為2mm，是二次銅損/輸出的底值附近。基於以上說明，通過將TB、TE設定在式(I)、式(2)的範圍內，能夠降低二次銅損/輸出，還能夠抑制轉矩下降。此外，從來自定子20的磁通的流動來看，由於當TB比TE大時存在未有效使用的電磁鋼板部分，所以內周齒槽13b的中心側與轉子外周部分之間的最短距離TB、與內周齒槽13b的端部側與轉子外周部分之間的最短距離TE的關係優選TB ( TE。 進而，通過使外周齒槽13a與轉子外周部分之間的最短距離TA比構成轉子鐵芯11的電磁鋼板的板厚T小，能夠減少從轉子齒槽13與轉子外周部分之間洩漏的磁通，而能夠有效地使用磁通，對實現高輸出、高效率化是有效的。以下對這一點進行說明。一般而言，多數情況下使外周齒槽13a與轉子外周部分之間的最短距離TA儘可能地小。這是為了，儘可能地減少從轉子齒槽13與轉子外周部分之間通過而不在轉子齒槽13交鏈的磁通，從而有效地使用來自定子20的磁通。然而，在如圖7、圖8那樣的通常的轉子齒槽213、313的情況下，若減小轉子齒槽213、313與轉子外周部分之間在徑向上的寬度，則由於周向上的寬度較長，所以來自定子的磁通會掠過轉子齒槽，因此雖然能夠有效地使用磁通，但是存在二次銅損惡化的問題。不過，根據本 實施方式的轉子齒槽13 (圖16所示的形狀)，即使減小外周齒槽13a與轉子外周部分之間的最短距離TA，來自定子20的磁通也不會掠過轉子齒槽13，還能夠有效地使用來自定子20的磁通。再者，使外周齒槽13a與轉子外周部分之間的最短距離TA比構成轉子鐵芯11的電磁鋼板的板厚T小，從而外周齒槽13a與轉子外周部分之間在徑向上的薄部會因衝壓變形而磁性特性劣化。由於外周齒槽13a與轉子外周部分之間在徑向上的薄部的磁性特性劣化，所以飽和磁通密度變小，因此能夠減少從外周齒槽13a與轉子外周部分之間通過而不在轉子齒槽113交鏈的磁通。而且，若是通常的轉子齒槽213、313 (圖7、圖8)，由於周向上的寬度較長，所以來自定子的磁通會掠過轉子齒槽213、313而使得二次銅損也惡化，然而本實施方式的轉子齒槽13 (參照圖16)，不僅能夠防止來自定子20的磁通掠過轉子齒槽13，還能夠減少二次銅損的惡化。如圖16所示，本實施方式的轉子齒槽13由靠近轉子外周部分的外周齒槽13a和與外周齒槽13a連通且形成在外周齒槽13a的內側的內周齒槽13b構成。而且，外周齒槽13a的最內周的周向寬度TC比內周齒槽13b的最外周的周向寬度TD小，並且外周齒槽13a的周向寬度朝向轉子外周部分變小，由此，轉子外周部分附近的齒槽變小。由於在齒槽內流動的二次電流集中在轉子外周部分附近，所以轉子外周部分附近的齒槽小，則能夠減小二次電流集中的部分，而能夠降低二次銅損，實現電動機的高效率化。此外，考慮I旲具的衝壓製造，而使外周齒槽13a的最內周的周向寬度TC具有相對於電磁鋼板的厚度T (0.1 1.5mm)為1.5倍以上的寬度。此外,通過使最內周的周向寬度TC相對於電磁鋼板的厚度T (0.1 1.5mm)為1.5倍以上，能夠使得外周齒槽13a的周向寬度朝向轉子外周部分逐漸變小。此外，由於通過外周齒槽13a能夠防止定子20的磁通以掠過轉子齒槽13的方式流動，因而使內周齒槽13b的最外周的周向寬度TD比外周齒槽13a的最內周的周向寬度TC大，以使內周齒槽13b的面積增大。當內周齒槽13b的面積增大時，二次電阻變小，因而電動機效率得以提高。此外，本實施方式的轉子齒槽13與通常的轉子齒槽相比，由於外周齒槽13a較小，所以轉子齒槽13與轉子外周部分之間的薄部變少，改善了通過模具進行衝壓的特性，也具有改善模具的維護和壽命的效果。
圖19是表示實施方式I的實施例的轉子齒槽13的放大圖，圖20是圖19的部分放大圖。在圖16中為了明確各部分的尺寸的定義，省略了轉子齒槽13的圓角，但是實際上轉子齒槽13的各角部為圓角。基於圖19、20說明轉子齒槽13的實施例的一個示例。如圖19所示，轉子齒槽13的各角部為圓角。這是由於，對轉子鐵芯11進行衝壓的模具通常對各角部實施倒角。此外，各尺寸如圖20所示。接著，將使用本實施方式的轉子10的感應電動機100應用於壓縮機、送風機等，能夠實現壓縮機、送風機等的高效率化。這裡，對搭載了使用本實施方式的轉子10的感應電動機100的壓縮機(具體而言是雙氣缸旋轉式壓縮機)進行說明。圖21是表示實施方式I的圖，是雙氣缸旋轉式壓縮機400的縱截面圖。參照圖21，對雙氣缸旋轉式壓縮機400 (密閉型壓縮機的一個示例)的結構進行說明。雙氣缸旋轉式壓縮機400在高壓環境的密閉容器2內收納有由本實施方式的定子20和轉子10構成的感應電動機100和由感應電動機100驅動的壓縮機構部500。感應電動機100是單相感應電動機。這裡，作為密閉型壓縮機的一個示例，對雙氣缸旋轉式壓縮機400進行說明，但是也可以是其他渦旋式壓縮機、單氣缸旋轉式壓縮機、多級旋轉式壓縮機、搖擺旋轉式壓縮機、葉片式壓縮機、往復式壓縮機等。感應電動機100的旋轉力通過旋轉軸8的主軸8a傳遞到壓縮機構部500。旋轉軸8包括:固定於感應電動機100的轉子10的主軸8a ;設置於主軸8a的相反側的副軸8b ;在主軸8a與副軸Sb之間設有規定的相位差(例如180° )地形成的主軸側偏心部Sc和副軸側偏心 部8d ；以及在該主軸側偏心部Sc和副軸側偏心部8d之間設置的中間軸8e。主軸承6以具有用於滑動的遊隙的方式與旋轉軸8的主軸8a嵌合，旋轉自如地對主軸8a進行軸支撐。此外，副軸承7以具有用於滑動的遊隙的方式與旋轉軸8的副軸8b嵌合，旋轉自如地對副軸8b進行軸支撐。壓縮機構部500包括主軸8a側的第一氣缸5a和副軸8b側的第二氣缸5b。第一氣缸5a具有圓筒狀的內部空間，在該內部空間設置有旋轉自如地與旋轉軸8的主軸側偏心部8c嵌合的第一活塞9a (滾動活塞)。還設置有隨著主軸側偏心部Sc的旋轉往復運動的第一葉片(未圖示)。第一葉片收納於第一氣缸5a的葉片槽內，通過設置於背壓室的葉片彈簧(未圖不)，將葉片總是按壓於第一活塞9a。雙氣缸旋轉式壓縮機400中，由於在密閉容器2內是高壓，所以當開始運行時，由密閉容器2內的高壓與氣缸室的壓力的壓差引起的力作用於葉片的背面(背壓室側)，因此葉片彈簧主要以在雙氣缸旋轉式壓縮機400的起動時(密閉容器2內與氣缸室沒有壓差的狀態下)將第一葉片按壓於第一活塞9a的目的來使用。第一葉片的形狀是扁平(周向的厚度比徑向和軸向的長度小)的大致長方體。此外，後述的第二葉片也是同樣的結構。在第一氣缸5a，使來自製冷循環的吸入氣體通過的吸入埠(未圖示)，從第一氣缸5a的外周面貫通到氣缸室。在第一氣缸5a，設置有將形成氣缸室的圓的邊緣部分附近(感應電動機100側的端面)切口而形成的噴出埠(未圖示)，其中，該氣缸室為大致圓形的空間。將旋轉自如地與旋轉軸8的主軸側偏心部8c嵌合的第一活塞9a、收納有第一葉片的第一氣缸5a的內部空間的軸向兩端面，用主軸承6和分隔板27封閉來形成壓縮室。第一氣缸5a固定於密閉容器2的內周部分。第二氣缸5b也具有圓筒狀的內部空間，在該內部空間設置有旋轉自如地與旋轉軸8的副軸側偏心部8d嵌合的第二活塞9b (滾動活塞)。還設置有隨著副軸側偏心部8d的旋轉往復運動的第二葉片(未圖示)。將第一活塞9a、第二活塞9b簡單地定義為「活塞」。在第二氣缸5b，使來自製冷循環的吸入氣體通過的吸入埠(未圖示)，也從第二氣缸5b的外周面貫通到氣缸室。在第二氣缸5b，設置有將形成氣缸室的圓的邊緣部分附近(感應電動機100的相反側的端面)切口而形成的噴出埠(未圖示)，其中，該氣缸室為大致圓形的空間。將旋轉自如地與旋轉軸8的副軸側偏心部8d嵌合的第二活塞％、收納有第二葉片的第二氣缸5b的內部空間的軸向兩端面，用副軸承7和分隔板27封閉來形成壓縮室。壓縮機構部500中，將第一氣缸5a與主軸承6用螺栓聯結，此外將第二氣缸5b與副軸承7用螺栓聯結後，隔著分隔板27，從主軸承6的外側沿軸向將第二氣缸5b用螺栓聯結固定，從副軸承7的外側沿軸向將第一氣缸5a用螺栓聯結固定。在主軸承6，在其外側(感應電動機100 —側)安裝有噴出消音器40a。從設置於主軸承6的噴出閥(未圖示)噴出的 高溫、高壓的噴出氣體進入一端噴出消音器40a，然後從噴出消音器40a的噴出孔(未圖示)釋放到密閉容器2內。在副軸承7，在其外側(感應電動機100的相反側)安裝有噴出消音器40b。從設置於副軸承7的噴出閥(未圖示)噴出的高溫、高壓的噴出氣體進入一端噴出消音器40b，然後從噴出消音器40b的噴出孔(未圖示)釋放到密閉容器2內。與密閉容器2相鄰地設置有儲液器31。吸入管32a、吸入管32b分別聯接第一氣缸5a、第二氣缸5b與儲液器31。將由第一氣缸5a、第二氣缸5b壓縮的製冷劑氣體噴出到密閉容器2，並從噴出管33向製冷空調裝置的製冷循環的高壓側送出。此外，從玻璃端子28經由導線29向感應電動機100供電。在密閉容器2內的底部，貯存有對壓縮機構部500的各滑動部分進行潤滑的潤滑油26 (制冷機油)。通過由旋轉軸8的旋轉產生的離心力使積存於密閉容器2底部的潤滑油26沿旋轉軸8的內徑上升，從設置於旋轉軸8的供油孔(未圖示)進行對壓縮機構部500的各滑動部分的潤滑油的供應。從供油孔向主軸8a與主軸承6、主軸側偏心部Sc與第一活塞9a、副軸側偏心部8d與第二活塞9b以及副軸Sb與副軸承7之間的滑動部分供應潤滑油。如上述那樣構成的雙氣缸旋轉式壓縮機400，通過採用使用了本實施方式的轉子10的感應電動機100 (單相感應電動機)，能夠實現高效率化。此外，雖省略詳細的說明，但不僅是壓縮機，例如通過在送風機中採用使用了本實施方式的轉子10的感應電動機100 (單相感應電動機)，也能夠實現送風機的高效率化。此外，搭載了這些壓縮機、送風機等的空調也能夠實現高效率化。參照圖22、圖23說明空調的一個示例。圖22、圖23是表示實施方式I的圖，圖22是空調的製冷劑迴路圖，圖23是空調的室外機600的分解立體圖。如圖22所示，空調的製冷劑迴路將對製冷劑進行壓縮的雙氣缸旋轉式壓縮機400、按製冷運轉和制暖運轉切換製冷劑的流動方向的四通閥52、製冷運轉時作為冷凝器且制暖運轉時作為蒸發器工作的室外側熱交換器53、對高壓的液體製冷劑進行減壓使其成為低壓的氣液兩相製冷劑的減壓裝置54 (電子控制式膨脹閥)、製冷運轉時作為蒸發器且制暖運轉時作為冷凝器工作的室內側熱交換器55依序連接構成製冷循環。圖22的實線箭頭表示製冷運轉時的製冷劑的流動方向。此外，圖22的虛線箭頭表示制暖運轉時的製冷劑的流動方向。在室外側熱交換器53設置有室外側送風機56，而且在室內側熱交換器55設置有室內側送風機57 (橫流風扇)。製冷運轉時從雙氣缸旋轉式壓縮機400噴出壓縮後的高溫高壓的製冷劑，經由四通閥52向室外側熱交換器53流入。在該室外側熱交換器53中，通過設置於其風路的室外側送風機56，使得室外的空氣穿過室外側熱交換器53的風扇和管道(傳熱管)之間並與製冷劑進行熱交換，製冷劑被冷卻成為高壓的液體狀態，室外側熱交換器53作為冷凝器起作用。然後，穿過減壓裝置54被減壓成為低壓的氣液兩相製冷劑，流入室內側熱交換器55。在室內側熱交換器55中，通過安裝於其風路的室內側送風機57 (橫流風扇)的驅動，使得室內空氣穿過室內側熱交換器55的風扇和管道(傳熱管)之間並與製冷劑進行熱交換，而向室內空間排出的空 氣被冷卻，另一方面製冷劑從空氣吸取熱而蒸發，成為氣體狀態(室內側熱交換器5作為蒸發器起作用)，然後製冷劑返回雙氣缸旋轉式壓縮機400。通過由室內側熱交換器55冷卻的空氣，對室內空間進行空氣調節(製冷)。此外，在制暖運轉時，四通閥52反轉，從而在製冷循環中製冷劑向與上述製冷運轉時製冷劑的流向相反的方向流動，室內側熱交換器55作為冷凝器，室外側熱交換器53作為蒸發器起作用。通過由室內側熱交換器55加熱的空氣，對室內空間進行空氣調節(制暖)。基於圖23說明空調的室外機600的結構。空調的室外機600包括:俯視時大致呈L形的室外側熱交換器53 ;構成室外機600的殼體的底部的底板68 (基座)；構成殼體的頂面的平板狀的頂板59 ;構成殼體的前表面和一側部的俯視時大致呈L形的前板60 ;構成殼體的另一側部的側板61 ;分隔風路(送風機室)和機械室的隔離部件62 ;收納電子部件的電子部件箱63 ;對製冷劑進行壓縮的雙氣缸旋轉式壓縮機400 ;形成製冷劑迴路的製冷劑配管和製冷劑迴路部件類64 ;以及對室外側熱交換器53進行送風的室外側送風機56等。在如上述那樣構成的空調的室外機600中,通過搭載本實施方式的雙氣缸旋轉式壓縮機400、將本實施方式的感應電動機100作為電動機使用的室外側送風機56(送風機)，能夠實現空調的高效率化。
權利要求
1.一種感應電動機，其具有定子和在所述定子的內側隔著空隙設置的轉子，並且具有在所述轉子的轉子鐵芯的轉子齒槽內填充有非磁性且具導電性的材料而形成的籠型二次導體，所述感應電動機的特徵在於: 所述轉子齒槽包括: 外周齒槽，其形成在該轉子外周部分的附近；以及 內周齒槽，其與所述外周齒槽連通，形成在所述外周齒槽的內側， 所述定子具有: 定子鐵芯；以及 繞組，其插入到形成在所述定子鐵芯的齒槽中， 所述定子鐵芯包括: 鐵芯外圍部，其形成在外周側； 多個齒部，其從所述鐵芯外圍部的內周側朝向該轉子方向呈放射狀延伸地形成； 齒槽，其形成在相鄰 的兩個所述齒部之間；以及 齒槽開口部，其形成在所述齒槽，朝向所述空隙開口， 將所述轉子齒槽的各部分的尺寸定義如下: TB:所述內周齒槽的中心側與該轉子外周部分之間的最短距離； TC:所述外周齒槽的最內周的周向寬度； TD:所述內周齒槽的最外周的周向寬度； TE:所述內周齒槽的端部側與該轉子外周部分之間的最短距離， 並且，將所述定子鐵芯的各部分的尺寸定義如下: TF:齒部的寬度； TG:齒部前端部的寬度； TH:齒槽開口部的寬度， 此時，所述轉子齒槽的各部分的尺寸與所述定子鐵芯的各部分的尺寸滿足下述關係: TF/ (TG+TH) XTD/2 ^ TB ^ TD/2 …式(I) TF/ (TG+TH) XTD/2 ^ TE ^ TD/2 …式(2)。
2.根據權利要求1所述的感應電動機，其特徵在於: 所述外周齒槽的最內周的周向寬度TC比所述內周齒槽的最外周的周向寬度TD小， 所述外周齒槽的周向寬度朝向該轉子外周部分變小。
3.根據權利要求1或2所述的感應電動機，其特徵在於: 所述外周齒槽的最內周的周向寬度TC與構成所述轉子鐵芯的電磁鋼板的板厚T，滿足1.5XT ( TC的關係。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的感應電動機，其特徵在於: 設所述內周齒槽的中心側與該轉子外周部分之間的最短距離為TB，設所述內周齒槽的端部側與該轉子外周部分之間的最短距離為TE，其滿足TB ( TE的關係。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的感應電動機，其特徵在於: 設所述外周齒槽與該轉子外周部分之間的最短距離為TA，使所述TA比構成所述轉子鐵芯的電磁鋼板的板厚T小。
6.一種壓縮機，其特徵在於包括:權利要求5所述的感應電動機。
7.—種送風機，其特徵在於包括:權利要求5所述的感應電動機。
8.—種空調，其特徵在於包括:權利要求6所述的壓縮機 和權利要求7所述的送風機。
全文摘要
現有的感應電動機在轉子的二次導體中二次電流會集中，存在電動機特性惡化的問題。本發明涉及的感應電動機，將轉子齒槽的各部分的尺寸定義如下TB內周齒槽的中心側與轉子外周部分之間的最短距離；TC外周齒槽的最內周的周向寬度；TD內周齒槽的最外周的周向寬度；TE內周齒槽的端部側與轉子外周部分之間的最短距離，並且，將定子鐵芯的各部分的尺寸定義如下TF齒部的寬度；TG齒部前端部的寬度；TH齒槽開口部的寬度，此時，轉子齒槽的各部分的尺寸與定子鐵芯的各部分的尺寸滿足下述關係TF/(TG+TH)×TD/2≤TB≤TD/2　　…式(1)TF/(TG+TH)×TD/2≤TE≤TD/2　　…式(2)。
文檔編號H02K1/26GK103250335SQ201080070500
公開日2013年8月14日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者矢部浩二, 吉野勇人, 堤貴弘, 馬場和彥, 及川智明 申請人:三菱電機株式會社