專利名稱：電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于空調(diào)機(jī)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)等家電設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的定子鐵心。
近年，隨著空調(diào)機(jī)等家電設(shè)備高效率化的推進(jìn)，要求這些機(jī)器中所使用的電動(dòng)機(jī)具有較高的效率。
已有技術(shù)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心，為了提高其效率，常用的方法是加大纏入鐵心的線圈的線徑，磁軛部的寬度及齒寬等。然而，其缺點(diǎn)是加大線徑或齒寬時(shí)，由于占空因數(shù)的關(guān)系，線圈的工作特性變壞，而加大磁軛部的寬度時(shí)，則會(huì)引起鐵心直徑變大的缺點(diǎn)。
圖5表示已有技術(shù)的環(huán)形卷繞單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的定子鐵心。圖中，4為磁軛部;5a、5b、5c、5d分別為具有同一寬度的齒部;6為槽縫;M為主線圈;A為輔助線圈。在該定子鐵心中，由主線圈電流和用電容產(chǎn)生相移的輔助線圈電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在圖5中轉(zhuǎn)子在反時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)。在主線圈M的槽縫6交界處和輔助線圈A的槽縫6交界處存在的齒部5a、5b、5c、5d上，由于通過主線圈電流與輔助線圈電流的相位差，在兩槽縫6，6的線圈線中流過同時(shí)在齒部5a、5b、5c、5d中產(chǎn)生同方向磁通的電流，所以會(huì)產(chǎn)生磁通密度高或磁飽和的情形。
因此，為了產(chǎn)生同樣的轉(zhuǎn)矩，有時(shí)會(huì)流經(jīng)線圈的電流增大，從而效率下降。
下面說明磁通量不均勻的原理。
圖5中補(bǔ)充說明兩點(diǎn)(1)⊙(下面，稱為“第一標(biāo)記”)表示當(dāng)從一側(cè)端子開始纏繞線圈時(shí)，從紙面下方至上方穿入繞組;(2) 表示從紙面上方至下方穿入繞組。圖6的IM表示感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主線圈電流波形;IA表示輔助線圈電流波形。圖6的電流波形是表示流經(jīng)上述第一標(biāo)記的線圈中的電流的情形。
下面考慮插入鄰接齒部兩側(cè)的槽縫中的繞組中的電流引起的磁通。
在圖6中，時(shí)間為Xa時(shí)，如圖7所示，由于流經(jīng)插入于齒部兩側(cè)所鄰接槽縫6、6內(nèi)的主線圈M及輔助線圈A的電流產(chǎn)生的磁通同方向，所以穿過齒部5a的磁通量增大。
時(shí)間為Xb時(shí)，如圖8所示，由于流經(jīng)分別插入于齒部5b兩側(cè)所鄰接槽縫6、6中的兩個(gè)輔助線圈A的電流產(chǎn)生的磁通，互為反方向，所以穿過齒部5b的磁通量變小。
時(shí)間為Xc時(shí)，如圖9所示，由于流經(jīng)插入于齒部5c兩側(cè)所鄰接槽縫6、6中的主線圈M及輔助線圈A的電流產(chǎn)生的磁通同方向，所以穿過齒部5c的磁通量增大。
在時(shí)間Xa和Xc上，主線圈電流及輔助線圈電流分別絕對值相等，但由電磁感應(yīng)法則，因?yàn)閄a比Xc有更大的電流流經(jīng)次級導(dǎo)體，所以齒部5a比齒部5c有更多的磁通量。
因此，若以最大磁通密度高的順序排列各齒部，則構(gòu)成齒部5a、5c、5b的順序。
對圖5的鐵心用有限要素法進(jìn)行磁場分析的結(jié)果，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向上按輔助線圈A、主線圈M的順序排列在槽縫6、6間的齒部5a中磁通量大，被認(rèn)為磁飽和。
本發(fā)明的目的是為了解決上述已有技術(shù)的問題，提供一種電動(dòng)機(jī)的定子鐵心，該鐵心通過加大發(fā)生磁飽和的齒部的寬度，減小磁通量小的齒部的寬度，達(dá)到槽縫自身大小不變，因而繞組操作性不會(huì)變壞，而且在鐵心直徑不變的情況下能防止磁飽和使效率提高。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明在電動(dòng)機(jī)定子鐵心中，為了防止主線圈電流與輔助線圈電流的相互影響而產(chǎn)生磁通量大的齒部磁飽和，將存在于主線圈的槽縫與輔助線圈的槽縫鄰接處的齒部加大寬度，將磁通量小的齒部，即存在于相鄰主線圈槽縫之間的齒部及存在于相鄰輔助線圈槽縫之間的齒部的寬度分別做得比上述磁通量大的齒部的寬度小，使各齒部中磁通均勻分布，因而能抑制齒部的磁飽和，使電流減小，提高效率。
即，涉及權(quán)利要求1的本發(fā)明，做成備有磁軛部和從該磁軛部徑向沿定子鐵心中心側(cè)突出的多個(gè)齒部，而且使上述齒部中至少一個(gè)齒部的寬度與其它齒部的不同。
涉及權(quán)利要求2的本發(fā)明，可做成使權(quán)利要求1的發(fā)明中所述的齒部備有位于主線圈槽縫及輔助線圈槽縫之間的第一齒部，位于兩主線圈槽縫間的第二齒部、位于兩輔助線圈槽縫間的第三齒部，而且上述第一齒部的寬度比上述第二齒部及第三齒部的寬度大。
涉及權(quán)利要求3的本發(fā)明，可做成使權(quán)利要求1的發(fā)明中所述的齒部，寬度大的與寬度小的交互配置。
涉及權(quán)利要求4的本發(fā)明，可做成使權(quán)利要求2的發(fā)明中所述的第一齒部的寬度全部相同，所述第二齒部的寬度全部相同，所述第三齒部的寬度全部相同，同時(shí)上述第一齒部與上述第二或第三齒部交互配置，且配置成相鄰的上述齒部間形成的上述槽縫在定子鐵心中心側(cè)的開口部，其中心相對于定子鐵心的中心呈等角度間隔。
涉及權(quán)利要求5的本發(fā)明，可做成使權(quán)利要求1的發(fā)明中，形成一個(gè)上述槽縫的2個(gè)上述齒部和上述磁軛部內(nèi)，磁軛部的寬度近似等于這兩個(gè)齒部寬度的和。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于穿過的磁通多的齒部的寬度大，所以不會(huì)磁飽和，鐵心的磁通密度均勻，流經(jīng)線圈的電流小，因而效率可提高。
下面將參照


本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1為表示本發(fā)明第1實(shí)施例4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心的說明圖;
圖2為用于說明圖1的定子鐵心中相鄰槽縫開口部的中心為等角度間隔的說明圖;
圖3為表示本發(fā)明第2實(shí)施例的2極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心的說明圖。
圖4為表示省略線圈插入情況的本發(fā)明第3實(shí)施例的4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心的說明圖;
圖5為表示已有技術(shù)例的4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心的說明圖;
圖6表示圖5的定子鐵心中的線圈電流的波形圖;
圖7表示由圖5的定子鐵心中的主線圈和輔助線圈產(chǎn)生的磁通流向;
圖8表示圖5的定子鐵心中由輔助線圈產(chǎn)生的磁通流向;
圖9為表示在圖5的定子鐵心中由主線圈和輔助線圈產(chǎn)生的磁通流向。
符號(hào)說明1，4，7，10為磁軛部;2a，2b，2c，2d，5a，5b，5c，5d，8a，8b，8c，8d，11a，11b，11c，11d為齒部;3，6，9，12a，12b，為槽縫部;M為主線圈A為輔助線圈。
圖1表示本發(fā)明第1實(shí)施例的單相4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心。
該定子鐵心，從圓筒狀的磁軛部1的內(nèi)周面，一邊將槽縫3挾于其間，一邊在定子鐵心的徑向整體形成向著定子鐵心的中心突出的多個(gè)齒部2a、2b、2c、2d。這些齒部沿著與圖1箭頭所示的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的反方向依次配置齒部2a、2b、2c、2d，這4個(gè)齒部2a、2b、2c、2d構(gòu)成一組，總共形成4組齒部。
上述齒部2a存在于沿上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向按輔助線圈A、主線圈M的順序并排的槽縫3、3之間。上述齒部2b及2d在同一極內(nèi)。即，齒部2b在輔助線圈A、A的槽縫3、3間，齒部2d在主線圈M、M的槽縫3、3間。上述齒部2c存在于上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上按主線圈M、輔助線圈A的順序并排的槽縫3、3之間。又，在一個(gè)齒部中，沿上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的寬度，除靠近槽縫開口部外，沿定子鐵心的徑向取同一尺寸。
上述第1實(shí)施例與圖5中已有技術(shù)例的大差別在于齒部的寬度。即，在齒部2a及2c中，由于流徑主線圈M、輔助線圈A的電流產(chǎn)生的磁通同方向，穿過齒部2a、2c的磁通量大，所以加大了其寬度。另一方面，齒部2b由于流經(jīng)輔助線圈A的電流產(chǎn)生的磁通互為相反方向，穿過齒部2d的磁通量變小，所以使齒部2b的寬度比齒部2a及2c的窄。再有，齒部2d由于流經(jīng)主線圈M的電流產(chǎn)生的磁通互為反向。穿過齒部2d的磁通量變小，所以使齒部2d的寬度比齒部2a及2c的窄。換言之，已有技術(shù)的定子的齒部，其寬度全部為同一尺寸，第1實(shí)施例則在配置成齒部2a、2b、2c、2d中，其寬度依次為大、小、大、小。在該第1實(shí)施例中，除這些不同點(diǎn)外，其他結(jié)構(gòu)與圖5的已有技術(shù)例的相同。
因此，在上述第1實(shí)施例中，由于寬度大的齒部2a、2c和寬度小的齒部2b、2d交互配置，所以各槽縫3用磁軛部1、寬度大的齒部和寬度小的齒部構(gòu)成，而且如圖2所示，槽縫開口部的中心相對于磁軛部1的中心以等角度間隔(即，圖2中的每個(gè)α角)配置。其結(jié)果，線圈有效面積相同。又，在一個(gè)槽縫中，由于穿過形成該槽縫的兩個(gè)齒部的磁通的總量，大致等于穿過形成該槽縫的磁軛部的磁通，所以大、小齒部寬度的和可與磁軛部的寬度相等。即，設(shè)磁軛部1的寬度為W，主線圈及輔助線圈間的齒部2a、2c的寬度為T1，同種線圈間的齒部2b、2d的寬度為T2時(shí)，它們之間，W＝T1+T2的關(guān)系式可以成立。作為具體數(shù)據(jù)例，當(dāng)鐵心的外形尺寸為79mm時(shí)，W＝7.2mm，T1＝4mm，T2＝3mm，則7.2≈4+3。
磁性分析的結(jié)果是第1實(shí)施例定子鐵心齒部的最大磁通密度，與圖5的已有產(chǎn)品相比較，圖1的第1實(shí)施例的定子鐵心降低約10%，且磁通分布均勻。又，電流減小約5%，隨之效率提高約5%。此時(shí)，上述定子鐵心的外形尺寸為79mm，磁軛部的寬度為7.2mm，已有例的齒部的寬度為3mm，第1實(shí)施例的定子鐵心的齒部寬度T1為4mm，T2為3mm。
圖3為本發(fā)明的第2實(shí)施例的2極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子鐵心。其齒部結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例的相同，唯繞線方法不同。即，在第1實(shí)施例中，因?yàn)槎ㄗ予F心用于4極，所以在相對于磁軛部1的中心的90度的間隔內(nèi)、沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向順序配置著主線圈M、主線圈M、輔助線圈A、輔助線圈A。與此相反，在第2實(shí)施例中，由于定子鐵心為2極用，所以在相對于磁軛部1的中心的180度的間隔內(nèi)，沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向配置著主線圈M、主線圈M、主線圈M、主線圈M、輔助線圈A、輔助線圈A、輔助線圈A、輔助線圈A。
在上述第1實(shí)施例的4極定子鐵心的情況下，分析的結(jié)果證實(shí)在沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向按輔助線圈A、主線圈M的順序并排的槽縫3、3之間的齒部2a中磁通會(huì)飽和，所以該齒部2a的寬度做得大，使磁通均勻分布。又，在第2實(shí)施例的2極定子鐵心的情況下，由于對與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)，存在于輔助線圈A和主線圈M相鄰的槽縫9、9之間的齒部8a，證實(shí)磁通會(huì)飽和，所以該齒部8a的寬度做得大，使磁通分布均勻。
圖4表示本發(fā)明第3實(shí)施例的4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子鐵心。在第1實(shí)施例中，齒部2a、2c的寬度比齒部2b、2d的寬度大，而齒部2a與2c為同一寬度，齒部2b與2d為同一寬度。第3實(shí)施例則做成齒部11a具有最大寬度，齒部11b和11d為同一寬度且小于齒部11a的寬度，而齒部11a寬度最小。換言之，做成沿從齒部11a開始，到齒部11b、11c的方向，齒部寬度變小，沿從齒部11c開始，到齒部11d、11a的方向，齒部寬度變大。其結(jié)果是，在第3實(shí)施例中，隨著齒部寬度的變化，槽縫的大小也不同。即，在圖4中，輔助線圈A的槽縫12b比主線圈M的槽縫12a小。
本發(fā)明不限于環(huán)形卷繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，也不限定于這些實(shí)施例。本發(fā)明可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)齒部，使磁通大的齒部的寬度大，同時(shí)使磁通小的齒部的寬度小，從而磁通量在整個(gè)定子鐵心上均勻分布。因此，在多個(gè)齒部中，若磁通大的齒部只有一個(gè)時(shí)，只要將該齒部的寬度做得比其它齒部的大即可。又，齒部的寬度不同時(shí)，它們的差異量可根據(jù)磁通的大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x定。
本發(fā)明，不限于上述實(shí)施例，它能適用于6極用的、進(jìn)而一般的單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心。
如上所述，本發(fā)明為了防止由于主線圈流和輔助線圈電流的相互影響而產(chǎn)生磁通量大的齒部發(fā)生磁飽和，將存在于主線圈槽縫和輔助線圈槽縫相鄰處的齒部增大寬度，將磁通量小的齒部，即存在于相鄰主線圈槽縫之間的齒部及存在于相鄰輔助線圈槽縫之間的齒部的寬度分別做得比上述磁通量大的齒部的寬度小，使磁通均勻地分布在各齒部中。其結(jié)果是，由于槽縫自身的尺寸沒有發(fā)生變化，所以線圈的操作性不會(huì)變壞，且能在鐵心的直徑?jīng)]有改變的情況下抑制齒部的磁飽和，使流經(jīng)線圈的電流減小，從而能實(shí)現(xiàn)高效率的優(yōu)良電動(dòng)機(jī)。又，槽縫自身尺寸沒有變化，所以線圈的有效面積沒有減小。能保證設(shè)計(jì)時(shí)的富裕度。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)的定子鐵心，備有磁軛部(1，7，10)；從該磁軛部沿定子鐵心中心側(cè)的徑向方向突出的多個(gè)齒部(2a，2b，2c，2d，8a，8b，8c，8d，11a，11b，11c，11d)，其特征在于，上述齒部中至少一個(gè)齒部的寬度與其它齒部的寬度不同。
2.如權(quán)利要求1所述的定子鐵心，其特征在于所述齒部備有位于主線圈(M)的槽縫(3，9，12a)和輔助線圈(A)的槽縫(3，9，12b)之間的第一齒部，位于兩個(gè)主線圈(M)的槽縫(3，9，12a)之間的第二齒部，位于兩個(gè)輔助線圈(A)的槽縫(3，9，12b)之間的第三齒部;上述第一齒部的寬度比上述第二齒部的寬度及上述第三齒部的寬度大。
3.如權(quán)利要求1所述的定子鐵心，其特征在于，所述齒部按照大寬度齒部和小寬度齒部交互配置構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的定子鐵心，其特征在于所述第一齒部的寬度全部為同一寬度;所述第二齒部的寬度全部為同一寬度;所述第三齒部的寬度全部為同一寬度;上述第一齒部和上述第二齒部及上述第三齒部交互配置，而且形成在相鄰的上述齒部之間的上述槽縫(3，9，12a，12b)的定子鐵心中心側(cè)開口部中心配置成相對于定子鐵心的中心呈等角度間隔。
5.如權(quán)利要求1所述的定子鐵心，其特征在于，在形成一個(gè)上述槽縫的兩個(gè)上述齒部和上述磁軛部中，這兩個(gè)齒部寬度的和(T1+T2)基本上等于磁軛部的寬度(W)。
全文摘要
一種電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯，具有磁軛和多個(gè)齒部。該鐵芯為了防止由主線圈電流和輔助線圈電流相互影響而產(chǎn)生磁通量大的齒部磁飽和，將主線圈槽縫和輔助線圈槽縫相鄰處存在的齒部的寬度增大，將磁通量小的齒部，即相鄰主線圈槽縫之間存在的齒部及相鄰輔助線圈槽縫之間存在的齒部的寬度分別作得比上述磁通量大的齒部的寬度小，使磁通在各齒部上分布均勻，從而提高了電動(dòng)機(jī)的效率。
文檔編號(hào)H02K1/16GK1106585SQ94117259
公開日1995年8月9日 申請日期1994年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月21日
發(fā)明者森崎昌彥, 近藤元輝, 淺野能成 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社