专利名称：同步电动机和压缩机的制作方法
技术领域：
图14是特开平9-191618号公报等中揭示的现有的4极同步电动机的横剖面图，图15是现有的、图14所示的同步电动机的纵剖面图，图16是现有的、图14所示的同步电动机之转子的横剖面图。图中，符号1是转子，是在转向上将钢板叠层之后，再用压入等方法固定在输出轴3上。
符号9是定子，是在轴向上将钢板层叠而形成的，符号10是卷绕在定子9上的绕组，使电流在该绕组10上流动，便可产生旋转磁场。符号12是数个中心侧呈凸状地、在半径方向上并列配置的狭缝，为了对数条磁路13之间进行磁绝缘而使内部形成空隙，或用非导体且非磁性体部件填充在内部。图16中，符号14号薄壁连接部，在转子30的外周部部分地相互连接起来，以使转子30的各部不会因狭缝12而分开。通过调整该薄壁连接部14的厚度来保持转子30的强度。
这种现有的电动机，由于存在于转子30上的激磁磁通的位置、方向取决于转子30的磁路13的位置、方向，故通过使励磁电流向定子9的绕组10流动，便可使磁动势作用于转子30的激磁磁极方向，于是，可产生朝向转子30的激磁磁极方向的激磁磁通，可使转子30回转。因此，在图14所示电动机的场合，转子30从动(同步)于旋转磁场而回转，该旋转磁场是因磁阻转矩作用、并通过定子9的绕组10而形成的。
如上所述，由于将现有的转子30的狭缝形状设定成相对于磁通难以流通的方向，即相对于q轴方向为对称的形状，故存在着因转子的回转位置变化而产生的磁通必须超越狭缝，使磁通不易流通、损失大、效率降低的问题。
图11所示的现有电动机的转子30一般是由4个以上的偶数个磁极构成的4个磁极以上的转子，在使用商用电源(50Hz或60Hz)运转的场合，例如在4个极的场合，只能将转速提高到1500rpm或1800rpm，在搭载在压缩机等上的情况下，输出会降低，存在着压缩机能力不足的问题。
作为为了解决上述问题而可大大提高能力的方法有，利用变频器等驱动电路来提高运转频率、或增加压缩机的容量(排出量)的方法等，但，无论哪一种情况，均存在着成本上升的问题。
现有的同步电动机，由于狭缝内未设二次导体，故如同一般的感应电动机那样，不能用商用电源自己起动，要起动必须用变频器等专用放大器进行起动，存在着需要价格昂贵的控制装置的问题。
现有的同步电动机对q轴方向的磁性体与非磁性体的比率未作任何考虑，电动机在损失大、效率低的状态下使用。
发明内容
本发明的目的在于得到高效率的同步电动机，而且得到能获得高能力的同步电动机。另一目的是得到低成本的同步电动机。还有一个目的是得到构造简单、且耐受高速回转的可靠性高的同步电动机。
本发明的同步电动机具有设在转子上、且形成有磁极突起的至少一对狭缝部，以便能得到磁通易流通方向的d轴和磁通难以流通方向的q轴，狭缝部设有磁阻小的小磁阻部，相对于q轴不对称。
本发明的同步电动机具有至少一对狭缝部和数个槽部，其中，狭缝部设在转子上，形成有可得到磁通易流通方向的d轴和磁通不易流通方向的q轴的磁极突起，且填充有导电性部件，槽部配置在狭缝部外周侧，与狭缝部的d轴方向的至少一端连接，且填充有导电性部件而产生感应转矩；狭缝部设有磁阻小的小磁阻部，相对于q轴不对称。
本发明的同步电动机是通过改变狭缝部的宽度来设置小磁阻部。
本发明的同步电动机是通过截断狭缝部来连通狭缝间的磁路，形成连接桥部，将连接桥部作为小磁阻部。
本发明的同步电动机形成数个连接桥部，使连接桥部的d轴方向宽度缓慢变化。
本发明的同步电动机是将相邻的狭缝槽的狭缝部连接起来。
本发明的同步电动机是相对于q轴来说，将小磁阻部设在回转方向前进方向一侧。
本发明的同步电动机是q轴方向的狭缝部与狭缝部以外的部分之比率为1∶1～3。
本发明的同步电动机具有转子和至少一对狭缝部，其中，转于是将磁性体部件冲裁而成的转子铁心叠层起来形成的，狭缝部设在转子上，为了形成使磁通易流通方向的d轴和磁通不易流通方向的q轴呈大致90角度的2极磁极突起而填充有非磁性体部件，将磁性体部件与非磁性体部件在q轴方向的比率设定为电动机的损失减少的规定比率。
本发明的同步电动机是将规定比率设定为1～3∶1。
本发明的同步电动机是在转子上设有产生感应转矩的槽。
本发明的同步电动机具有传递转子之回转力的轴，该轴由非磁性体构成。
本发明的同步电动机是在转子的轴向端部上具有端环，轴和端环一体形成。
本发明的同步电动机是其极数设为2极。
本发明的吹风机具有上述的同步电动机。
本发明压缩机具有上述的同步电动机。
本发明的冷冻、空调装置具上述的吹风机或上述的压缩机。
本发明优选实施例的同步电动机由于具有设在转子上、且形成有磁极突起的至少一对狭缝部，以便能得到磁通易流通方向的d轴和磁通难以流通方向的q轴，狭缝部设有磁阻小的小磁阻部，相对于q轴不对称，故可将磁通流通的位置控制在特定位置，可得到损失少、效率高的电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于具有至少一对狭缝部和数个槽部，其中，狭缝部设在转子上形成有可得到磁通易流通方向的d轴和磁通不易流通方向的q轴的磁极突起，且填充有导电性部件，槽部配置在狭缝部的外周侧，与狭缝部的d轴方向的至少一端连接，且填充有导电性部件而产生感应转矩；狭缝部设有磁阻小的小磁阻部，该小磁阻部相对于q轴不对称，故可将磁通的流通位置控制在特定位置，可得到损失少的高效率电动机。另外，由于具有槽部，故不需要特别的起动装置，可得到价格便宜的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于通过改变狭缝部的宽度来设小磁阻部，故以狭缝部的简单变更便可使磁通在损失少的位置上流通，可获得高效率的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于通过裁断狭缝部来连通狭缝间的磁路，形成连接桥部，将连接桥部作为小磁阻部，虽然是仅裁断狭缝部这样一种简单结构，但可控制磁通的流通位置，可获得高效率的同步电动机。又因存在着连接桥部，故耐受离心力的强度提高，可得到可靠性高的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于形成数个连接桥部，使连接桥部的d轴方向宽度缓慢变化，故不易产生磁通饱和现象，可得到高效率的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于因将相邻的狭缝槽和狭缝部连接起来，所以可多填充铝之类的填充部件，因此，可减少转子的二次电阻，可得到高效率的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于相对于q轴来说，将小磁阻部设在回转方向前进方向一侧，故磁通8的流通顺畅，可减小损失，可获得高效率的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于将q轴方向的狭缝部与q轴方向狭缝部以外的部分的比率设为1∶1～3，因此可得到高效率的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机具有转子和至少一对狭缝部，其中，转子是将磁性体部件冲裁而成的转子铁心叠层起来形成的，狭缝部设在转子上，为了形成磁通易流通方向的d轴和磁通不易流通方向的q轴呈大致90度角的2极磁极突起而填充有非磁性体部件；将磁性体部件与非磁性体部件在q轴方向的比率设定为电动机的损失减少的规定比率，故可减少转子的损失，可得到高效率的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于将规定比率设定为1～3∶1，故可平衡良好地减小转子的各种损失，可获得高效率的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于转子上设有产生感应转矩的槽，故起动时不需要特别的起动装置，可得到便宜的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于具有传递转子之回转力的轴，该轴由非磁性体构成，故可扩大q轴方向的磁性体与非磁性体之比率的设定的自由度，可提高同步电动机的性能。
本发明优选实施例的同步电动机由于在转子的轴向端部上具有端环，轴和端环一体形成，增加了狭缝部的形状的自由度，所以可设定成二次电阻小的形状，可得到高效率的同步电动机。
本发明优选实施例的同步电动机由于极数设成2极，故可使转速在3000(rpm)和3600(rpm)之间进行运转，可提高电动机的转速，得到高输出的电动机。
本发明优选实施例的吹风机由于具有上述的同步电动机，故噪声低、振动小，可得到噪声小、且可靠性高的吹风机。
本发明优选实施例的压缩机由于具有上述的同步电动机，故噪声低、振动小，可得到噪声低、且可靠性高的压缩机。本发明优选实施例的冷冻、空调装置由于具有上述的压缩机，故不需要防振装置和防噪声装置，可得到成本低、可靠性高的冷冻、空调装置。
附图的简单说明图1是表示本发明实施形式1的同步电动机之横剖面图。
图2是表示本发明实施形式1的同步电动机之转子的剖面图。
图3是表示本发明实施形式1的同步电动机之轴测图。
图4是表示本发明实施形式1的另一同步电动机的转子之剖面图。
图5是表示本发明实施形式1的另一同步电动机的转子之剖面图。
图6是表示本发明实施形式1的另一同步电动机的转子之剖面图。
图7是表示本发明实施形式1的另一同步电动机的转子之剖面图。
图8是表示本发明实施形式1的另一同步电动机的转子之剖面图。
图9是表示本发明实施形式1的另一同步电动机的转子之剖面图。
图10是说明磁性体和非磁性体的宽度用的转子的剖面图。
图11是表示本发明实施形式2的同步电动机的转子之剖面图。
图12是表示本发明实施形式2的另一转子之轴测图。
图13是表示本发明实施形式2的另一转子之剖面图。
图14是现有的4极同步电动机的横剖面图。
图15是现有的图14所示的同步电动机的纵剖面图。
图16是现有的图14所示的同步电动机的转子之横剖面图。
具体实施例方式
实施形式1以下，用图对本发明的实施形式1作说明。图1是表示本发明实施形式1的同步电动机之横剖面图。图2是表示本发明实施形式1的同步电动机的转子之剖面图。图3是表示本发明实施形式1的同步电动机的转子之轴测图。图1中，9b是由磁性部即电磁钢板构成的定子铁心，将数片叠层起来而构成定子9。
符号10是绕在定子铁心9b的槽9a内部的绕组，符号1是由磁性部即电磁钢板构成的转子铁心，叠层起来构成转子30。50a、50b、50c、50d是内部填充有导电性部件即铝材的一对狭缝槽，位于靠轴3最近的中心侧的一对狭缝槽是第1狭缝槽50a，配置在其外侧的一对狭缝槽从中心侧开始，依次为第2狭缝槽50b、第3狭缝槽50c、第4狭缝槽50d。
这里，第1狭缝槽50a是由第1槽部51a和第1狭缝部52a构成，第1狭缝部52a的两端连接着第1槽部51a。同样，第2狭缝槽50b由第2槽部51b和第2狭缝部52b构成，第3狭缝槽50c由第3槽部51e和第3狭缝部52c构成，第4狭缝槽50d由第4槽部51b和第4狭缝部52d构成。另外，符号3是用压入或热压配合等方法而嵌在设于转子铁心1的中心部上的轴孔3a内，从而固定在转子30上的轴。
图2中，数个槽部51a、51b、51c、51d、51f、51g等相对于转子铁心1的中心呈放射状地均匀地配置，产生感应转矩。这里，狭缝槽50a、50b、50c、50d的狭缝部52a、52b、52c、52d基本平行于d轴，且直线状地、连续地将分别配置成放射状的槽部51a之间、51b之间、51c之间、51d之间连接起来，以获得磁通易流通方向的d轴和磁通不易流通的方向的q轴，以d轴和q轴通过转子铁心1的大致中心而垂直的方式设狭缝部52a、52b、52c、52d，形成2极磁极突起。即，狭缝部的长度方向(d轴方向)的两端部上连接着槽部而形成狭缝槽。
这里，狭缝槽50a、50b、50c、50d的一对狭缝部52a、52b、52c、52d隔着通过转子铁心1的大致中心的d轴大致等距离地、直线状地配置，设成大致平行的形式。图中，以磁通易流通的方向为d轴、以不易流通的方向为q轴，第4槽部51d与大致平行于d轴设置的第4狭缝部52d的长度方向的两端相连，第4槽部51d和第4狭缝部52d形成“U”字状。
因此，第4槽部51d和第4狭缝部52d冲裁后的转子铁心1的形状为具有向中心方向突出的突出部30C的形状。
图3中，符号30是转子，叠层而成的转子铁心1的回转轴之轴线方向的两端上，通过铝压铸方法设有作为导电性部件的铝材端环6。由填充在转子30的狭缝槽50a、50b、50c、50d的槽部51a、51b、51c、51d、51f、51g内部的铝材和设在叠层而成的转子铁心1的轴线方向两端的端环6，形成鼠笼形二次导体，电流在二次导体中流动便产生感应转矩，可使电动机动起。
也就是说，槽部51a、51b、51c、51d、51f、51g内填充有铝材等非磁性体导电性部件，起动时和非同步时有二次电流流通，该二次电流用于产生感应转矩。狭缝部52a、52b、52c、52d内，和槽部51a、51b、51c、51d、51f、51g一样，填充有铝材等非磁性导电性部件。本实施形式中，槽部51a、51b、51c、51d和狭缝部52a、52b、52c、52d连在一起，一体进行冲裁，形成狭缝槽50a、50b、50c、50d。
填充在转子30的一对狭缝槽50a、50b、50c、50d内的铝材是非磁性体。另外，本实施形式的转子30设成在狭缝槽50a、50b、50c、50d上具有方向性[磁通易流通的方向(d轴)与磁通难流通的方向(q轴)按机械角错开规定角度(例如，在2极的场合错开90度)]，由于设成这种形式，故定子9产生的磁通根据转子30的位置形成磁极突起。
本实施形式中，是将d轴和q轴的规定角度错开90度设狭缝部，故构成具有2极磁极突起的2极同步电动机。
这里，为了使转子30的各部分不要因为设有各狭缝部和各槽部而分离，在转子30上，通过形成于外周部的薄壁连接部30a，部分地相互连接起来，保持转子30耐受离心力的强度。
下面，对磁通的流通作说明。图4是本实施形式的另一同步电动机的转子之剖面图。通常，若定子9产生的N极的位置为d轴轴线上(狭缝部的长度方向)的位置，成为磁阻的狭缝部就不会干扰磁通的流通，故磁阻最小，若N极位置为q轴轴线上的位置，磁通就必须通过成为磁阻的狭缝部，磁阻最大。
也就是说，磁阻最小的方向是d轴方向、最大的方向是q轴方向，d轴方向或q轴方向存在N极时，不产生转矩，磁极(N极)的发生位置错开d轴方向或q轴方向时，转子30产生转矩，其大小根据N极相对于d轴方向的回转位置而变化。转子30在滞后于定子9所产生的旋转磁场的旋转位置上同步旋转，该滞后角度相当于产生一个与作用在转子30上的负荷大小相均衡的转矩的旋转角度。
在转子30上施加了任意负荷的状态下同步运转时，由于力的作用要使转子30回转一个相当于产生与转子30的负荷相均衡的转矩的回转角度，故转子30同步回转。定子9产生的磁场的方向(从N极向S极的方向)为图4所示的情况下，从右上方向左下方，定子9产生的磁通8从转子30的右上方[沿着回转方向(在图4的情况下，逆时针回转)仅回转了回转角度的方向]进入，从左下方向定子9的相反磁极(S极)前进。
即，如图4所示，在2极同步电动机的场合，定子9的N极位于错开d轴或q轴的位置上时，磁通8因被设在转子30上的狭缝部52a、52b、52c、52d进行磁绝缘，故不能笔直地达到180度轴对称位置的S极处，而是从狭缝部之间(例如狭缝部52a和狭缝部52b之间)的磁路前进，在途中跨过狭缝部流向定子9的另一磁极(S极)。
这时，转子30被狭缝部进行磁绝缘，故磁通沿着狭缝部通过狭缝之间的磁路流通，但在某个部位一部分磁通通过狭缝部(飞越)向S极一侧前进。通过狭缝部(飞越)的磁通量和位置根据定子9的磁场大小、转子30产生的转矩、及狭缝部和槽部的形状而变化，故不能决定在哪个位置飞越。
根据飞越狭缝部的磁通8的大小和位置，磁通8飞越狭缝部，故转子30产生的损失增大，同步电动机的效率降低。因此，将飞越狭缝部的位置设定在转子30的损失小的位置，便可抑制因负荷变化而导致的损失。
图5是表示本实施形式的转子的另一例的附图。在产生任意转矩的状态下同步运转时，定子9产生的磁通8处于这种状态，即d轴方向或q轴方向上均没有磁通通过，而是从沿着回转方向离开d轴和q轴而错动规定角度的位置流通的状态。这时，N极产生的磁通8如用图4说明的那样，被狭缝部进行磁绝缘，故在前进方向(S极一侧)上沿着不易前进的狭缝部在狭缝部之间的磁路中流通，在某个部位越过狭缝部流向S极一侧。
这里，在本实施形式中，如图5所示，在狭缝部的一部分上，设有窄幅部21a、21b、21c，该窄幅部是小磁阻部，即宽度小的部分。该狭缝部的小磁阻部，即窄幅部21a、21b、21c由于磁阻小，故沿着狭缝部、在狭缝部之间的磁路上前进的磁通8从磁阻小，易流通的狭缝部的小磁阻部即窄幅部(21a、21b、21c)中通过(飞越)。因此，可将磁通8的飞越位置抑制在小磁阻部，故可将磁通的流通固定在特定位置(窄幅部)，可使磁通流稳定，使转子30的回转动作稳定。另外，小磁阻部即窄幅部可设在因磁通8飞越狭缝部而产生的损失最小的位置，故可提高电动机的效率。
在此，将小磁阻部、即窄幅部的位置设在相对于q轴回转方向前进方向一侧(图5中，对位于d轴上部的狭缝部来说，是在q轴左侧，对位于d轴下部的狭缝来说，是在q轴右侧)的，磁通8流通顺畅，故可减少损失，可获得高效率的同步电动机。
另外，在转子30的狭缝部上，将小磁阻部、即窄幅部设在q轴回转方向前进方向侧的单侧，将狭缝部的形状设成相对于q轴不对称，这样，便可将磁通8控制成从电动机效率高的特定部位(小磁阻部)通过，可改善磁通的流通，可提高电动机的效率和特性。
以上，对将狭缝部的形状设定为非对称的例子作了说明，该非对称系指相对于d轴设置的一对狭缝部中的一方的狭缝部，在相对于q轴的回转方向进行方向侧的一侧设有作为小磁阻部的窄幅部，对q轴来说，狭缝部的形状是不对称的，但是，也可根据电动机的特性和使用条件，相反，把不想使磁通8通过的部分设得厚一些。另外，也可在所有的数个狭缝部上设小磁组部、即窄幅部，还可只在效率高的狭缝部设窄幅部。在电动机的效率最佳的状态可以运转的位置，只要可将定子9产生的磁通8的流股的位置控制在效率高的特定位置，将小磁阻部设置控制在狭缝部的哪个位置都没有问题。
这里，控制成使磁通8通过效率高的特定位置，便可减少定子9的铜损，但转子30的损失之一的铁损增加，即使在这种情况下，只要电动机整体的损失减少就行，因像上述那样对磁通的通过位置进行控制，电动机效率会提高。因此，考虑到电动机的特性和载荷条件所引起的铜损及铁损的平衡，为使磁通从电动机损失最小的位置通过，而将小磁阻部设在狭缝部上，改变为相对于q轴呈非对称状态，这样对磁通的流通进行控制即可。
本实施形式中，作为小磁阻部，对狭缝部的一部分设成较薄的窄幅部的情况作了说明，但如图6所示，在损失最小的位置分割狭缝部，将狭缝部之间的磁路连起来构成作为小磁阻部的连接桥部4，也可取得同样的效果。图6是表示本实施形式的另一同步电动机的转子之剖面图。图中，和图1～图5相同的部分用同一符号，并省略其说明。图中符号70a是狭缝部52a和52b之间的磁路，70b是狭缝部52b和52c之间的磁路，70c是狭缝部52c和52d之间的磁路，由连接桥部4连接起来。该小磁阻部即连接桥部4由转子铁心1构成，故磁阻小、磁通8容易从狭缝部通过。
本实施形式中，在损失小的位置由作为小磁阻部的连接桥部4将狭缝部之间的磁路70a、70b、70c连接起来，故定子9产生的磁通8从作为小磁阻部的连接桥部4通过，将磁通流股控制在损失小的部分，可改进磁通的流股。通过改进磁通的流股，可使电动机高效率地运转。而且，由于产生小磁阻部即连接桥部4，使转子30的强度提高，故耐受离心力的强度提高，使得可靠性提高。这里，连接桥部4最好位于尽量离开q轴的回转方向前进方向一侧(在图6的d轴上侧狭缝部的场合，为q轴左侧)的位置。
如上所述，通过将小磁阻部设在狭缝部上，将磁通流股控制在损失小的特定位置，与未作改进的情况相比，在定子9的绕组中流通的电流少，可实现电动机的高效化。狭缝部的形状和位置，根据电动机的特性和使用条件，适宜地变更到损失少的位置上，则无论什么样的同步电动机均可实现高效化。
如图7、图8、图9所示，在损失最小的位置，即使为了使磁通流股顺畅而改变狭缝部的形状和朝向，亦可取得同样的效果。图7、图8、图9是表示本实施形式的另一同步电动机的转子之断面的附图。图7、图8、图9中和图1～图6相同的部分用同一符号，且省略其说明。
图7、图8、图9中，60a、60b、60c是狭缝槽，61a、61b、61c是槽部，62a、62b、62c是狭缝部。图7中，为使磁通易顺畅地流通而在损失最小的位置分割狭缝部62b，形成作为小磁阻部的连接桥部4，用该连接桥部4将狭缝部62b的分割端部62x的方向变更到磁通的流动方向。狭缝部62c，也是为使磁通易顺畅地流通而设有分割端部宽度缩小部，使分割端部的形状向着磁通的流通方向其宽度逐渐变小。于是，狭缝部之间的磁路形成为磁通易流通的形式，因此，可获得磁通易流通，损失小、效率高的电动机。
在此，定子9产生的磁通在转子30的狭缝部之间的磁路部分流通，流入小磁阻部即连接桥部4，从各狭缝部之间的磁路70a、70b、70c流来的磁通在连接桥部4合流流入，故连接桥部4处的磁通量增加。因此，如图8所示，使小磁阻部、即连接桥部4的大小(宽度)朝着磁通的流向渐渐增大，于是，可减小作为小磁阻部的连接桥部4的磁通饱和程度，故可减少电动机的铁损，提高效率。图8中，使小磁阻部、即连接桥部4的宽度向着磁通流通方向(在图8的图面上侧部分的连接桥部4处，从右上方向左下方)渐渐增大，但也可根据电动机的特性和使用条件任意设定连接桥部4的形状，以使电动机特性变好。
如图9所示，分割转子30的狭缝部，在小磁阻部即连接桥部4连接起来，并且用狭缝连接部62Y将狭缝部62a、62b连接起来，故可增加填充在狭缝槽内的铝等填充物质的填充量(体积)。铝等填充物质的填充量(体积)增加时，转子30的二次电阻减小，可获得高效率的电动机。
在此，具有狭缝部和槽部的同步电动机，从原理上来说，起动时槽部61a、61b、61c上产生感应转矩，故在槽部61a、61b、61c上有二次电流流动，而在同步运转时，槽部没有二次电流流通。但是，实际上，在槽部和狭缝部有电源等应变所引起的高次谐波电流流通。因此，即使在同步运转时，也会产生该高次谐波电流所导致的损失，但减小二次电阻便可减少损失。因此，设置连接狭缝部的狭缝连接部可减小二次电阻，可获得高效率的电动机。但是，要根据电动机的特性和使用条件来选择设置该狭缝连接部的位置、以及将哪个狭缝部与哪个狭缝部连接，而使损失减少(效率高)即可。
如上所述，即使改变狭缝部的形状，也只改变转子30的铸模即可，不必改变制造工序。因此，用和以往同样的成本，不增加费用便可进行制造。
本实施形式中，对填充物质使用铝材的例子作了说明，但也可用铜等其他非磁性体，只要是导电性物质便可取得同样的效果，故什么样的部件都行。
本实施例中，是在狭缝部和槽部填充同样的部件(铝材)，但在狭缝部和槽部中填充不同的部件也可取得同样的效果。这种场合，用压铸法等将例如铝材填充到槽部中，用压铸法等在狭缝中填充其他材质例如铜等也可以。狭缝部和槽部填充不同部件时，例如在将填充部件往狭缝部中填充时，在狭缝部上设盖，以免槽部的填充物质进入，由于槽部的填充物质不进入狭缝部，故可确实将狭缝部和槽部的填充物质分开。这种情况下，填充在狭缝部中的物质不一定非要导电性物质。
这样，在狭缝部和槽部填充不同的填充部件，选择填充部件的自由度就扩大了，成本降低，而且还可增大电动机特性上的自由度。这里，若将狭缝部和槽部分开填充不同的部件，就不必设盖进行填充，故制造简单，可获得低成本的电动机。
本实施形式中，对填充物质采用非磁性体的导电性部件作了说明，但将导磁率较低的磁铁等磁性体填充或插入狭缝部内也可取得同样效果。在狭缝部的想插入磁铁的部分，预先不将填充槽部的填充部件填充进去，而将空间空出来，将插入狭缝部的磁铁加工成与狭缝部的空间形状相同的形状，然后再插入狭缝部的空间内即可，这样容易装入。
本实施形式的同步电动机，因转子30具有槽部，故即使将50Hz和60Hz的商用电源连接在定子9的绕组10上进行运转时，不像现在那样，不需要特别的起动装置便可起动，可获得低成本的电动机。而且，又因将狭缝部设成在转子30上具有2极磁极突起的形式，故可进行同步运行，所以不像现有的感应电动机那样存在着滑动现象。因此，运转时的转速，在50Hz和60Hz的场合为同步转速，即3000(rpm)和3600(rpm)，可相应增加转速，该转速相当于滑动引起的转速(几个百分点左右)。
又因将极数设成2极，与极数为4级的场合相比，转速可以增大。即，在4极结构的场合，在50Hz和60Hz的商用电源的情况下，即使同步运转，其转速也只能达到2极的一半，即1500(rpm)和1800(rpm)，而本实施形式设成2极结构，故转速可达到3000(rpm)和3600(rpm)，可增大电极转速，可获得高输出的电动机。
本实施形式的同步电动机的转子构造和现有的感应电动机一样，可用铝压铸方法制造，故在制造本发明的同步电动机时，成本也不会比现有的感应电动机高。
设在转子30外周部上的槽部相隔等间隔地配置成放射状，故可使感应转矩更大，可稳定地起动电动机使其达到同步运转，可获得可靠性高的同步电动机。
成对的狭缝部52a、52b、52c、52d设成大致直线状，磁通易通过，可获得高效率的电动机。又因成对的狭缝配置成磁通易通过的方向、即大致与d轴平行，故磁通易通过，可抑制电动机的温度上升，可获得不产生绕组烧损等故障的可靠性高的电动机。
本实施形式中，对2极磁极的场合作了说明，但超过该极数(例如4极、6极)也可取得同样的效果。
在此，本实施形式的同步电动机，因将铝材等非磁性体填充在狭缝槽内，而不使用磁铁，所以成本低，且解体时解体装置上不粘磁铁，容易解体，容易回收。
本实施形式中，就一对狭缝部的个数为4个的场合作了说明，即使不是4个也可获得同样的效果。关于导电性部件的材质，对铝材作了说明，但用铜、铜合金、黄铜、不锈钢等其他材质亦可取得同样效果。例如，材质用铜时，因铜的电阻率比铝材的低，故鼠笼形二次导体的电阻低，可改善从起动直到同步运行的特性。
使用上述本实施形式的转子30的同步电动机，同步运转时转子30不产生2次铜损，可高效率地运转，故适合用于吹风机和压缩机、空调机、冰箱等冷冻、空调装置。
本实施形式的同步电动机，导电性材质若用电阻率低的部件，可缩短从起动到达同步转速的时间，性能良好，因此，可得到低噪声、低振动的同步电动机，若搭载该同步电动机，则可得到低振动、低噪声的压缩机。而且，因本实施形式的电动机和搭载有该电动机的压缩机的振动低，所以在用于冷冻、空调装置时，可获得不产生因配管振动而导致的配管裂纹等的可靠性高的冷冻、空调装置。而且，又因本实施形式的电动机和搭载有该电动机的压缩机是低振动、低噪声的，故在用于冷冻、空调装置时，不需要防振装置和防噪声装置，可用低成本制造可靠性高的冷冻、空调装置。
实施形式2图10是用于说明磁性体和非磁性体的宽度的转子之剖面图，图11是表示本发明实施形式2的同步电动机的转子之剖面图。图10、图11中，同实施形式1相同的部分用同一符号，并省略其说明。本实施形式中，实施形式1中说明的转子的轴使用非磁性体。
图10中，符号1是转子铁心，使用作为磁性体的电磁钢板，叠层起来构成转子30。60a、60b、60c、60d是填充了非磁性体导电部件，即铝材等的狭缝槽，62a、62b、62c是狭缝部，61a、61b、61c是槽部。L是狭缝部62a和狭缝部62b之间的磁路70a、或狭缝部62b和狭缝部62c之间的磁路70b、或狭缝部62c和狭缝槽部60d之间的磁路70c的q轴方向的宽度，M是轴3和狭缝部61a之间的磁性体即转子铁心1的宽度。这里，狭缝部62a、62b、62c如实施形式1说明的那样，不呈直线状也行，故在本实施形式中如图11所示，设成以轴5为中心、夹着轴5，在d轴方向上开口的慢圆形状。
在本实施形式中，轴5用非磁性体，即铝材和不锈钢材等。实施形式1中说明的转子30的轴3是铁等磁性体，用热压配合和压入等方法固定在轴用贯通孔3a内，不能在轴3的部分上设狭缝部，从q轴侧观察时的磁性体和非磁性体的比率，磁性体的比率在极端增大，增大部分相当于轴3的部分。该磁性体与非磁性体的比率，因极数等不同而存在着效率高的规定比率，故最好设定为效率高的规定比率。因此，通过分析、实验等来选择规定的比率比较好，以减小电动机的输入等。
这里，通过实验求出电动机效率良好的磁性体与非磁性体的规定比率，可知该规定比率以磁性体非磁性体＝1～3∶1(磁性体为1～3，非磁性体为1的比率)为好(将狭缝部和狭缝部以外的比率设为1∶1～3为好)，故应使磁性体非磁性体接近＝1～3∶1，本实施形式中，由非磁性体构成轴5。在由非磁性体构成轴5时，磁性体与非磁性体的比率接近1～3∶1的情况下，由于轴5是非磁性体，可在轴5以外扩大磁性体部分，因此不需要像以往那样减小q轴方向的磁性体部分的宽度。
即，如以往那样，轴3使用磁铁等磁性体时，磁性体与非磁性体之比率设为1～3∶1，为了提高效率，因轴3为磁性体，故需要减小轴3以外的磁性体部分在q轴方向上的宽度，加大非磁性体部分(狭缝部)在q轴方向的宽度，而在本实施形式中，轴5使用非磁性体部件，故不必加大非磁性体部分(狭缝部)在q轴方向上的宽度，相反，需要增大磁性体部分，可提高冲裁后的转子铁心1的狭缝槽之间(磁性体部分)的强度，可获得可靠性高的电动机。
这里，现有电动机如图10所示，狭缝部62a和狭缝部62b之间的磁路70a、或狭缝部62b和狭缝部62c之间的磁路70b、或狭缝部62c与狭缝槽60d之间的磁路的q轴方向的宽度L，和轴5与狭缝部62a之间的磁性体即转子铁心1的宽度M需要抑制冲裁所引起的变形和确保转子的强度。因此，不能减小得那么小，q轴方向的磁性体与非磁性体的比率与规定的比率相比，磁性体的比率增大，存在着不能在良好状态下使用的可能性。
但是，本实施形式如图11所示，由于轴5使用非磁性体即不锈钢等，故与图10的情况相反，因轴5是非磁性体，所以可增大狭缝部62a和狭缝部62b之间的磁路70a、或狭缝部62b和狭缝部62c之间的磁路70b、或狭缝部62c和狭缝槽60d之间的磁路70c的q轴方向的宽度L，和轴5与狭缝部62a之间的磁性体即转子铁心1的宽度M，可增大磁性体的比率。
因此，像本实施形式那样，若轴5使用非磁性体，则如图11所示，可增大宽度L和宽度M，故还可抑制冲裁引起的转子铁心1的变形和确保转子30的强度。另外，还可增大保持轴5的部分的宽度M，所以轴的保持强度也可提高。运转中，轴5不会离开转子30，能得到可靠性高、效率高的同步电动机。
图12是表示本发明实施形式2的转子之轴测图，图13是表示本发明实施形式2的转子之剖面图。图中，和实施形式1相同的部分用同一符号，并省略其说明。图12中，符号1是转子铁心，在轴向上叠层起来而构成转子30。符号55是设在叠层的转子铁心1的轴向两端部上的端环，是由铝材等非磁性部件构成的，用压铸等方法和轴55a一体成形。图13中，60a、60b、60c、60d是相对于d轴分别设的一对狭缝槽，如实施形式1说明的那样，是由狭缝部62a、62b、62c和槽部61a、61b、61c等构成的，用压铸等方法和端环55一体成形。
作为非磁性体的铝材和不锈钢材等构成的轴55a和端环55一体成形，故不必在转子铁心1上设轴55a。因此，如图13所示，转子铁心1上没有轴，可在以往设在轴的部分上设狭缝槽60f、60g。因此，可将q轴方向的磁性体与非磁性体之比率设定成规定比率(磁性体与非磁性体的比率最好为1～3∶1)。
即，在想将规定比率设为1～3∶1的情况下，只要将q轴方向的非磁性体部分，即狭缝槽60a、60b、60c、60d、60f、60g的宽度与磁性体部分，即转子铁心1的狭缝槽(60a、60b、60c、60d、60f、60g)之间的宽度设定成1～3∶1即可。这时，可将转子铁心1的狭缝槽(60a、60b、60c、60d、60f、60g)之间的宽度设定得大一些，故可设定成冲裁时不变形，可获得足够的转子强度的宽度，可得到能确保可靠性、且效率高的同步电动机。
如上所述，若轴55a用非磁性体制成，利用压铸等方法和端环55成形为一体，就不必在转子铁心1上设轴55a，故可在以往设有轴的部分上设狭缝槽(60f、60g)，因此，可将磁通不易流通的方向，即q轴方向的磁性体部分与非磁性体部分之比率设定成规定比率，可得到高效率的电动机。又因不必在铁心1上设轴55a，所以还可在以往设有轴的部分上设狭缝槽(60f、60g)。因此，狭缝槽之间的宽度也可设定为能保证强度的自由宽度，可得到可靠性高的同步电动机。
在本实施形式中，对填充部件使用非磁性体，即铝材的例子作了说明，但用铜等其他的非磁性体，只要是导电性良好的部件，也可取得同样效果。
本实施形式中，是在狭缝部和槽部中填充同样的部件，但填充不同物质也可取得同样效果。槽部内用压铸法填充例如非磁性体导电性的铝材，槽部用压铸法填充别的例如铜等也行。这种场合，周盖盖住狭缝部后，将另外的填充部件填充到槽部，以使充填到槽部的填充物质不进入狭缝部，于是狭缝部和槽部的填充部件可用不同的部件。这种场合，填充到狭缝部的部件不一定是导电性物质。
本实施形式中，对狭缝部填充部件采用非磁性体作了说明。但插入导磁率小的磁铁等磁性体也可取得同样效果。若将插入狭缝部的磁铁加工成凹凸形状，狭缝部也加工成和磁铁一样的凹凸形状后再插入，则容易安装。
这样，在狭缝部和槽部填充不同的填充部件，使选择填充部件的自由度增大，可降低成本，而且还可增大电动机特性上的自由度。这里，若将狭缝部和槽部分开、并填充不同的部件，则不必盖上盖之后再进行填充，故制造简单，可得到低成本的电动机。
本实施形式中，是用连续的曲线将狭缝部和槽部连接起来，但在狭缝部和槽部之间设缩颈、或将狭缝部和槽部分开，也可取得同样效果。另外，铝材等填充部件的插入，若用压铸法或熔融金属模锻法等进行浇注，则不管狭缝部和槽部的形状如何，均可容易地进行填充。
本实施形式中，关于一对狭缝部的数量为4个的情况进行了说明，但不是4个也可取得同样效果。另外，导电性材质就铝材作了说明。但用铜、铜合金、黄铜、不锈钢材等其他材质亦可取得同样效果。例如，材质采用铜时，铜的电阻率比铝低，鼠笼形二次导体的电阻减小，可以改善从起动到进入同步运转的特性。
如实施形式1中所述，相对于q轴来说，将小电阻部(例如实施形式1中所说的窄幅部和连接桥部)设在狭缝部单侧，狭缝部的形状相对于q轴不对称，可控制磁通8从电动机效率高的特定位置通过，可改善磁通的流通，可提高电动机的效率和特性。而且，若将小磁阻部(例如，实施形式1中所说的窄幅部和连接桥部)设在狭缝部相对于q轴的回转方向进行方向一侧，则磁通的流通顺畅，故电动机损失减小，可获得高效率的同步电动机。
若在减小狭缝部之间的磁路70a、70b、70c损失的位置上设小磁阻部(窄幅部和连接桥部)，定子9产生的磁通8从小磁阻部通过，可将磁通流控制在损失小的特定位置，可改善磁通流股。通过改善磁通流股，可使电动机高效率地运转。在此，设置小磁阻部，即连接桥部，转子30的强度增加，故耐受离心力的强度增大，可靠性提高。在此，相对于q轴来说，连接桥部最好位于尽量离开回转方向进行方向一侧的位置上。
采用本实施形式的转子铁心1的电动机，同步运转时不产生转子30的2次铜损，可高效率地运转。因此，适用于吹风机、压缩机、以及空调机、冰箱等冷冻、空调装置。
本实施形式的同步电动机，导电性材质若使用电阻率低的部件，可缩短从起动达到同步转速的时间，性能良好，故可获得振动小、噪声低的同步电动机，若搭载该同步电动机，便可获得振动小、噪声低的压缩机。又因本实施形式的电动机和搭载有该电动机的压缩机振动小，所以在用于冷冻、空调装置的场合，可获得不会因管道振动而产生裂纹等的可靠性高的冷冻、空调装置。本实施形式的电动机和搭载有该电动机的压缩机振动小、噪声低，故在用于冷冻、空调装置的场合，不需要防振动装置和防噪声装置，可获得成本低、可靠性高的冷冻、空调装置。
权利要求
1.一种同步电动机，其特征在于，它具有设在转子上，且形成有磁极突起的至少一对狭缝部，以便能得到磁通易流通方向的d轴和磁通不易流通方向的q轴，上述狭缝部设有磁阻小的小磁阻部，相对于q轴不对称。
2.一种同步电动机，其特征在于，它具有至少一对狭缝部和数个槽部，其中，狭缝部设在转子上，形成有可得到磁通易流通方向的d轴和磁通不易流通方向的q轴的磁极突起，且填充有导电性部件，槽部配置在上述狭缝部的外周侧，与上述狭缝部的d轴方向的至少一端连接，且填充有导电性部件而产生感应转矩；上述狭缝部设有磁阻小的小磁阻部，相对于q轴不对称。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的同步电动机，其特征在于，通过改变狭缝部的宽度而设有小磁阻部。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的同步电动机，其特征在于，通过裁断狭缝部来连通狭缝间的磁路，形成连接桥部，将连接桥部作为上述小磁阻部。
5.根据权利要求4所述的同步电动机，其特征在于，形成数个上述连接桥部，使连接桥部的d轴方向宽度缓慢变化。
6.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，在q轴方向上将相邻的狭缝部连接起来。
7.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，相对于q轴来说，将上述小磁阻部设在回转方向进行方向一侧。
8.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，上述q轴方向的狭缝部与上述狭缝部以外的部分之比率设为1∶1～3。
9.一种同步电动机，其特征在于，它具有转子和至少一对狭缝部，其中，转子是将磁性体部件冲裁而成的转子铁心叠层起来形成的，狭缝部设在转子上，为了形成磁通易流通方向的d轴和磁通不易流通方向的q轴呈大致90度角的2极磁极突起而填充有非磁性体部件；将上述磁性体部件与非磁性体部件在q轴方向的比率设定为电动机的损失减少的规定比率。
10.根据权利要求9所述的同步电动机，其特征在于，将上述规定比率设定为大致1～3∶1。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的同步电动机，其特征在于，上述转子上设有产生感应转矩的槽部。
12.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，具有传递上述转子之回转力的轴，上述轴由非磁性体构成。
13.根据权利要求12所述的同步电动机，其特征在于，上述转子的轴向端部具有端环，上述轴和上述端环一体形成。
14.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，极数为2级。
15.一种压缩机，其特征在于，它具有权利要求1所述的同步电动机。
全文摘要
现有转子的狭缝形状设定成相对于磁通不易流通方向的q轴呈不对称形状，故存在着因转子的回转位置不同而产生的磁通必须飞越狭缝，磁通的流通不好、损失大、效率低的问题。本发明的同步电动机具有设在转子上，为了获得磁通易流通方向的d轴和磁通不易流通方向的q轴而形成有磁极突起的至少一对狭缝部，上述狭缝部设有磁阻小的小磁阻部，该小磁阻部设成相对于q轴呈不对称形状。
文档编号H02K17/20GK1427527SQ02156369
公开日2003年7月2日 申请日期2002年12月18日 优先权日2001年12月19日
发明者泷田芳雄, 川口仁, 吉野勇人 申请人:三菱电机株式会社