CN1947320A - 单相电动机以及封闭式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是通过一面确保定子铁芯的芯背部的磁路、一面形成可良好地下料的形状，得到高效且廉价的单相电动机以及使用该单相电动机的封闭式压缩机。本发明的单相电动机具有定子和转子。所述定子具有定子铁芯和单相两极的分布线圈。所述定子铁芯层压多张电磁钢板而形成并设置有切槽，所述单相两极的分布线圈由***所述切槽内部的主线圈和辅助线圈构成，所述转子借助空隙设置在该定子的内周。在定子铁芯的外周部具有五处或五处以上的大致直线形状的切口，用包括所述五处或五处以上的切口中的四个切口的直线构成四边形。

Description

单相电动机以及封闭式压缩机
技术领域
本发明涉及具有单相两极线圈的单相电动机以及使用了该单相电动机的封闭式压缩机。
背景技术
在现有的单相电动机中，缩小收容辅助线圈的切槽形状的同时，将定子铁芯的外周形成多边形。并且，一面确保芯背部(コアバツク)的磁路、一面缩短电磁钢板的带钢材料的宽度(例如参照专利文献1)。
并且，在现有的其他单相电动机中、在定子的外周部具有大致半圆形的切口，不妨碍定子铁芯的主磁路、实现低噪音化(例如参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开平11-252841号公报
专利文献2：日本特开2001-268824号公报
发明内容
在现有的单相电动机中，铁芯外周形成为六边形，从而可缩小带钢材料的宽度，但是，由于六角形的顶点决定每一张的间距，因此存在下料变差、价格高的问题。
并且，在现有的其他单相电动机中，由于切口增大，因此在用于两极单相电动机的情况下，存在定子铁芯的芯背部的主磁路恶化的问题。
本发明是为了解决上述问题而做出的，目的是通过一面确保定子铁芯的芯背部的磁路、一面形成可良好地下料的形状而得到高效、廉价的单相电动机、以及使用该单相电动机的封闭式压缩机。
并且，本发明的目的是通过向大切槽***主线圈来提高电动机的最大转矩、从而得到即使施加电压降低也可产生可运转的转矩的可靠性高的单相电动机以及使用该单相电动机的封闭式压缩机。
本发明的单相电动机具有定子和转子；上述定子具有定子铁芯和单相两极的分布线圈；上述定子铁芯由层压多张电磁钢板而形成并设置有切槽；上述单相两极的分布线圈由施加在上述切槽内部的主线圈和辅助线圈构成；上述转子隔着空隙设置在该定子的内周；在定子铁芯的外周部具有五处或五处以上的大致直线形状的切口，用包括五处或五处以上的切口中的四个切口的直线构成四边形。
并且，本发明的单相电动机的特征是，将上述切口形成在六处，利用包括六处中的四处切口的直线构成长方形或正方形。
而且，本发明的单相电动机的特征是，上述定子铁芯具有多个切槽，通过使在外周侧不具有切口的多个切槽中的至少一个切槽比在外周侧具有切口的切槽的径向切槽的深度更深，构成大切槽和小切槽。
并且，本发明的单相电动机的特征是，施加在上述大切槽的线圈的、相对于切槽面积的线圈剖面积比率，高于施加在上述小切槽的线圈。
并且，本发明的单相电动机的特征是，向上述大切槽***同心绕组方式的主线圈的外侧线圈。
并且，本发明的单相电动机的特征是，向上述切槽***线圈时，在***辅助线圈后***主线圈。
并且，本发明的单相电动机具有定子和转子；所述定子具有定子铁芯和单相两极的分布线圈；所述定子铁芯由层压多张电磁钢板而形成，在定子齿间设置有切槽；所述单相两极的分布线圈由施加在所述切槽内部的主线圈和辅助线圈构成；所述转子隔着空隙设置在该定子的内周；在所述定子铁芯的外周部，将与所述定子齿大致相同宽度的切口设置在所述定子齿的外周。
并且，本发明的封闭式压缩机的特征是具有上述单相电动机。
本发明的单相电动机根据上述构成，通过一面确保定子铁芯的芯背部的磁路、一面可形成良好地下料的形状，可得到高效且廉价的单相电动机。
附图说明
图1是表示第一实施方式的单相电动机的定子铁芯的剖视图。
图2是表示第一实施方式的定子铁芯的冲裁方法的说明图。
图3是表示第一实施方式的单相电动机的定子铁芯的剖视图。
图4是表示第一实施方式的将定子铁芯用于感应电动机时的剖视图。
图5是表示第一实施方式的将定子铁芯用于同步感应电动机时的剖视图。
图6是表示第一实施方式的将定子铁芯用于无刷直流电动机时的剖视图。
图7是表示第二实施方式的单相电动机的定子的剖视图。
图8是表示第三实施方式的单相电动机的定子铁芯的剖视图。
图9是表示第三实施方式的单相电动机的定子铁芯的剖视图。
图10是表示第三实施方式的单相电动机的定子铁芯的剖视图。
图11是表示第四实施方式的封闭式压缩机的纵剖视图。
具体实施方式
第一实施方式
图1～图6表示第一实施方式。图1是表示单相电动机的定子铁芯的剖视图。图2是表示定子铁芯的冲裁方法的说明图。图3是表示单相电动机的定子铁芯的剖视图。图4是表示将定子铁芯用于感应电动机时的剖视图。图5是表示将定子铁芯用于同步感应电动机时的剖视图。图6是表示将定子铁芯用于无刷直流电动机时的剖视图。
在图1中，定子铁芯1的由作为磁性体的电磁钢板构成的外周形状为大致圆形，该定子铁芯1通过层压多张电磁钢板而构成。定子铁芯1具有从定子铁芯1的外周圆形设置直线部而构成的六处切口2，并以用六处中的四处形成长方形的方式设置。将定子***圆筒形的机架(无图示)时，切口2是空的。
定子铁芯1具有切槽深度不同的小切槽3和大切槽4。向小切槽3和大切槽4的内部***由主线圈和辅助线圈构成的两极的单相同心线圈。通过向主线圈和辅助线圈通电，定子可生成两极的旋转磁场。
图2是从圆筒形的电磁钢板的带钢材料6上冲裁而构成定子铁芯1的下料说明图。如图1所示，设置切口2，如果连接六处切口中的四处切口的直线，则形成波形线所示的长方形。如果用外周部的四处的切口2构成长方形，则由长方形的相对的两条直线来决定所需带钢材料6的宽度，由其余的两条直线来决定用于冲裁定子铁芯1的所需的每一张的间距(间隔)。通过构成长方形，与不构成长方形的形状相比较，可一面缩小带钢材料6的宽度、一面缩短每一张的间距。即，可缩小冲裁定子铁芯1所需的电磁钢板的面积。因省料(材料利用率高)而可得到廉价的单相电动机。
另外，在定子铁芯1上存在大小切槽，在外周侧将几处或全部不具有切口2的切槽形成为大切槽4、将其余的部分形成小切槽3。
在定子所生成的旋转磁场的作用下，芯背部5的磁通密度尤其在两极的旋转磁场中有增高的趋势。一旦磁通密度过高(饱和)，则不仅芯背部5中的铁损增加，而且，为了产生转矩而导致流入主线圈和辅助线圈的所需电流增加、铜损也增加，因此存在效率恶化的问题。
在本实施方式中，通过增加没有切口2的部分的径向切槽深度、缩小其他部分的切槽深度，可使磁通密度不饱和地确保芯背部的长度。通过缓和磁通密度，可以防止铁损和铜损的增加、得到高效率的单相电动机。
在此，对切口2总共为四处的情况进行说明。为了确保电动机的可靠性，切口2的总面积为所需面积。尤其是在将单相电动机用于封闭式压缩机的情况下，由于切口2成为冷媒的流路，一旦缩小切口2的总面积，则会导致封闭式压缩机性能的降低。
利用总共四处的切口2构成长方形当然是可行的，也可进一步改善下料。但是，切口2只有四处的情况与存在六处的情况相比，由于需要增加各切口2的面积，因此芯背部长度变短，芯背部的磁通密度增加。为了得到缓和芯背部磁通密度和下料两方面的特性，最好以六处切口来构成长方形(或正方形)。
而且，若切口数分散，则与圆筒形的机架的接触面积减少，同时接触部位增加，使得传递由定子产生的电磁振动的能量分散，从而可以得到低振动和低噪音的单相电动机。尤其是在两极的单相电动机中，定子所生成的磁场成为相对于旋转磁场变了形的椭圆磁场。因此，在两极的单相电动机中，由于有电磁振动增加的趋势，因此可进一步发挥效果。
如图3所示，通过增加左右切口的面积，可进一步缩小图2所示的带钢材料的宽度，可以得到更廉价的单相电动机。但是，如果左右切口2过大，则会妨碍芯背部5的磁路，从而有可能导致效率降低。在这种情况下，根据需要，以进一步缩小与左右切口2对应的切槽面积的方式来构成小切槽31，从而可以防止效率降低。
图4是将单相电动机的定子用于感应电动机时的横剖视图。在图4中，转子的转子铁芯7具有浇注有导电性材质的铝或铜的转子切槽8。在将本实施方式的单相电动机的定子用于感应电动机的情况下，如上所述，通过缓和芯背部的磁通密度，在同一转矩下可降低流入主线圈和辅助线圈的电流。因此，在将本实施方式的单相电动机的定子用于感应电动机的情况下，可以得到高效率的单相感应电动机。
而且，图5是表示将单相电动机的定子用于同步感应电动机时的横剖视图。在图5中，转子的转子铁芯7具有浇注有导电性材质的铝或铜的转子切槽8和转子切槽9。在此，虽然对在转子切槽8和转子切槽9的双方中均浇注了铝的情况进行说明，但在转子切槽9中即使没有导电性材质也可以得到同样的效果。
同步感应电动机在进行通常动作运转时，由于与定子所生成的旋转磁场同步旋转，因此具有比感应电动机的芯背部的磁通密度更高的趋势。通过将本实施方式的定子用于同步感应电动机，可降低芯背部的磁通密度，可得到更高效率的单相同步感应电动机。
另外，图6是表示将单相电动机的定子用于无刷直流电动机时的横剖视图。在图6中，转子具有稀土磁铁13。在使用稀土磁铁13的情况下，转子产生的磁通变得非常强，芯背部5的磁通密度有进一步提高的趋势。但是，通过使用本实施方式的定子，可以得到高效率的无刷直流电动机。
而且，在将该单相电动机搭载于封闭式压缩机的情况下，由于被装载的电动机廉价且高效，因此可得到廉价、高效率的封闭式压缩机，如果将该封闭式压缩机用于空调机，则可实现节能化。
在本实施方式中，对用四处的切口构成长方形的情况进行了说明，而构成正方形也可以得到相同的效果。另外，切口数量也不局限于本示例，也可以是五处或五处以上。
第二实施方式
图7表示第二实施方式的单相电动机的定子的横剖视图。在第一实施方式所示的定子铁芯1中***单相两极同心绕组即主线圈10和辅助线圈11的剖视图。
在图7中，在大切槽4中只***主线圈10，在小切槽3中具有只***辅助线圈11的切槽、以及将主线圈10和辅助线圈11双方分配***的切槽。因此，在大切槽中***同心绕组方式的主线圈的外侧线圈。
在此，***线圈，使***大切槽4的主线圈10的铜量增加的同时，使线圈面积率(线圈剖面积相对切槽面积所占的比率)高于小切槽3的线圈面积率。
虽然在***了主线圈10的大切槽4的轴向端部附近有辅助线圈11的线圈端部穿过，但由于辅助线圈11的线圈端部容易向外侧扩展，因此可增加大切槽4的线圈面积率。
在两极的单相电动机中，与作为辅助线圈11上损失的辅助线圈铜损相比，主线圈10上的主线圈铜损大的情况居多。在本实施方式中，由于采用使***大切槽4的主线圈10的线圈面积率高的构成，因此与大切槽4和小切槽3的线圈面积率相同的情况相比，可以降低主线圈10的阻值。由于阻值降低，可降低同一电流下的主线圈铜损，可得到高效率的单相电动机的定子。
另外，由于主线圈阻值降低，可以在同一电压时提高可产生的最大转矩(停转转矩)。即反过来说，在电源状况差的环境下，即使施加电压降低，也可产生可运转的转矩，可得到可靠性高的单相电动机的定子。
而且，在图7中，由于是以将辅助线圈11***切槽后、再***主线圈10的方式构成线圈，因此辅助线圈11被设置在切槽的外周侧，主线圈10被设置在切槽的内周侧。设置在内周侧的主线圈10可相对于设置在外周侧的辅助线圈11缩短线圈的周长。通过缩短周长，可进一步缩小主线圈阻力，因此可得到更高效且可靠性高的单相电动机的定子。
第三实施方式
图8是表示第三实施方式的单相电动机的定子的横剖视图。如图所示，在定子铁芯1的外周部设置大致半圆形的切口2。
在将定子搭载在封闭式压缩机上的情况下，切口2作为冷媒、油等的流路而使用，为了确保性能以及可靠性，需要将切口2的总面积保持在一定以上。通过增加切口2的数量，即使每一个切口2的面积缩小也可以确保总面积。
另外，将切口2与定子齿12的宽度大致相同地设置在定子齿12的外周部。芯背部5的最小宽度的部分在切槽的外周侧，定子齿12的外周侧的宽度增大，因此是磁通密度不太高的部分。即使在磁通密度不高的部分上设置大致半圆形的切口2，也不会产生磁通饱和、可防止流入线圈的电流的增加。
并且，通过增加切口2的数量，可充分确保芯背部的宽度，可以得到降低磁通密度的高效率的单相电动机的定子。
另外，图9是表示其他的单相电动机的定子的横剖视图。图9是以固定了芯背部宽度并加深深度的方式构成图8所示的切口2的定子。在切口2面积不够的情况下，可通过加深切口2的径向深度来弥补。
此外，图10是表示向单相电动机的定子中***单相两极的主线圈10和辅助线圈11时的说明图。在图10中，在***主线圈10的切槽的外周侧不设置切口。
如上所述，通过增加***主线圈10的切槽的面积，可得到高效且可靠性高的单相电动机。在本实施方式中，同样也可通过结合切口位置和切槽线圈配置，得到同样的效果。在图10中，虽然没有构成大小切槽，但通过将***主线圈10的切槽形成大切槽，可以更进一步发挥效果。
第四实施方式
图11是表示第四实施方式的封闭式压缩机的纵剖视图。图11的封闭式压缩机是回转式压缩机，但也可以是其他种类的压缩机。如图11所示，封闭式压缩机在封闭容器22的内部具有压缩元件部21和通过旋转轴23驱动该压缩元件部21的电动元件部20，电动元件部20使用第一至第三实施方式的单相电动机。
在将第一至第三实施方式的单相电动机搭载在封闭式压缩机上的情况下，由于所搭载的电动机廉价且高效，因此可以得到廉价、高效的封闭式压缩机，如果将该封闭式压缩机用于空调机则可以实现节能化。

Claims (9)

1.一种单相电动机，具有：定子和转子；所述定子具有定子铁芯和单相两极的分布线圈；所述定子铁芯由层压多张电磁钢板而形成并设置有切槽；所述单相两极的分布线圈由施加在所述切槽内部的主线圈和辅助线圈构成；所述转子隔着空隙设置在该定子的内周，其特征在于，
在所述定子铁芯的外周部具有五处或五处以上的大致直线形状的切口，用包括所述五处或五处以上的切口中的四个切口的直线构成四边形。
2.如权利要求1所述的单相电动机，其特征在于，所述切口形成于六处，利用包括六处中的四处切口的直线构成长方形或正方形。
3.如权利要求1所述的单相电动机，其特征在于，所述定子铁芯具有多个切槽，通过使在外周侧不具有切口的多个切槽中的至少一个切槽比在外周侧具有切口的切槽的径向切槽的深度更深，构成大切槽和小切槽。
4.如权利要求3所述的单相电动机，其特征在于，施加在所述大切槽的线圈的、相对于切槽面积的线圈剖面积的比率，高于施加在所述小切槽的线圈。
5.如权利要求3所述的单相电动机，其特征在于，向所述大切槽***同心绕组方式的主线圈的外侧线圈。
6.如权利要求1所述的单相电动机，其特征在于，向所述切槽***线圈时，在***辅助线圈后，***主线圈。
7.一种封闭式压缩机，其特征在于，具有权利要求1所述的单相电动机。
8.一种单相电动机，具有：定子和转子；所述定子具有定子铁芯和单相两极的分布线圈；所述定子铁芯由层压多张电磁钢板而形成，在定子齿间设置有切槽；所述单相两极的分布线圈由施加在所述切槽内部的主线圈和辅助线圈构成；所述转子隔着空隙设置在该定子的内周，其特征在于，
在所述定子铁芯的外周部，将与所述定子齿大致相同宽度的切口设置在所述定子齿的外周。
9.一种封闭式压缩机，其特征在于，具有权利要求8所述的单相电动机。
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