感应电动机的制作方法

本发明涉及感应电动机。

背景技术：

现有技术中，感应电动机已知有能够简化绕组工序的集中绕组方式。

以下，参照图9对该感应电动机进行说明。

如图9所示，定子铁芯101包括定子主极侧内铁芯102、定子辅极侧内铁芯103和转子104。

定子主极侧内铁芯102和定子辅极侧内铁芯103由层叠电磁钢板构成。卷绕有主极侧绕组106的主极侧绕线管105插入定子主极侧内铁芯102。卷绕有辅极侧绕组108的辅极侧绕线管107插入定子辅极侧内铁芯103。定子主极侧内铁芯102和定子辅极侧内铁芯103压入接合于由层叠电磁钢板构成的定子外铁芯110。转子104由层叠电磁钢板构成。在转子104上具有被称为槽111的孔。在槽111中充填有作为导电体的铝，转子104由铝合金压铸件一体成形。转子104压入接合于轴112。

在集中绕组方式中，在主极侧绕组106和辅极侧绕组108的极间，磁通量变化陡峭(急剧)，所以成为对顺畅的旋转磁场的产生不利的绕组方式。因此，在集中绕组方式中，旋转磁场的不均匀成为转子104的旋转脉动的要因，成为振动、噪音的要因。

于是，在现有技术中，为了防止振动、噪音，使转子104和定子主极侧内铁芯102间的气隙不均匀，设定为不均匀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-57897号公报

技术实现要素：

在这种现有的感应电动机中，定子铁芯为分割或展开方式的结构，主线圈和辅线圈独立地交替存在。在这种结构中，在独立的线圈和铁芯间，磁场的流动难以顺畅。特别是如现有技术中记载，在主线圈和辅线圈的卷绕量不均匀的情况或与转子相对的铁芯的形状不同的情况下，因不均匀的磁场而产生脉动，会成为振动、噪音的要因。另外，在低输出的小型感应电动机中，需要由小的磁场进行驱动，不均匀的磁场的影响变大。因此，仅使间隙变得不均匀，磁场的流动难以顺畅化，难以降低脉动。

本发明的感应电动机是内转子型的感应电动机其包括：转子；和以转子为中心将多个分割铁芯A和多个分割铁芯B交替结合成圆环状而成的定子。多个分割铁芯A各自的配置于外周侧的磁轭部和从磁轭部向内周侧突出的齿部成为一体。多个分割铁芯B为与分割铁芯A相同个数，且各自具有被磁轭部夹着的辅磁轭部。齿部具有：从磁轭部向内周侧突出且周向的长度比磁轭部短的基部；和在基部的内周侧端部与转子相对且在左右周向以相同长度扩展的弯曲部。弯曲部和转子的间隙构成为，基部侧窄，且随着从基部侧向弯曲部的周向前端去平滑地变宽。多个分割铁芯A各自的弯曲部的周向前端与相邻的多个分割铁芯A的弯曲部的周向前端相邻。

另外，本发明的另一感应电动机是内转子型的感应电动机，其包括：转子；和以转子为中心将多个分割铁芯A结合成圆环状而成的定子。

多个分割铁芯A各自的配置于外周侧的磁轭部和从磁轭部向内周侧突出的齿部成为一体。齿部具有：从磁轭部向内周侧突出且周向的长度比磁轭部短的基部；和在基部的内周侧端部与转子相对且在左右周向以相同长度扩展的弯曲部。弯曲部和转子的间隙构成为，基部侧窄，且随着从基部侧向弯曲部的周向前端去平滑地变宽。多个分割铁芯A各自的弯曲部的周向前端与相邻的多个分割铁芯A的弯曲部的周向前端相邻。

这样的感应电动机能够降低磁场的不均匀化，结果是低振动、低噪音。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式的感应电动机的定子和转子的截面图。

图2是强调了本发明第1实施方式的间隙的截面图。

图3A是表示本发明第1实施方式的感应电动机的各部尺寸的图。

图3B是图3A的图的局部放大图。

图4是本发明第1实施方式的感应电动机的概略电路图。

图5A是不具备鼓出部的感应电动机的脉动特性曲线图。

图5B是相邻的弯曲部的长度不同的感应电动机的脉动特性曲线图。

图5C是第1实施方式的感应电动机的脉动特性曲线图。

图6是表示现有和第1实施方式的感应电动机的性能特性的图。

图7A是表示本发明第2实施方式的感应电动机的定子和转子的截面图。

图7B是表示图7A的截面图的相邻部13附近的局部放大图。

图8A是表示本发明第2实施方式的感应电动机的各部尺寸的图。

图8B是图8A的图的局部放大图。

图9是表示现有的感应电动机的定子铁芯的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，以下的实施方式是使本发明具体化的一例，而不限定本发明的技术范围。另外，通过全部附图，对于相同的部位附加相同的符号，省略再次说明。另外，在各附图中，对于直接与本发明无关的各部的详细省略说明。

(第1实施方式)

参照附图对于本发明的第1实施方式进行说明。

首先，使用图1对本实施方式的感应电动机进行说明。此外，图1是表示本实施方式的感应电动机10的定子和转子的截面图。

如图1所示，本实施方式的感应电动机10包括：中空圆筒形状的定子1和设置于其中空部的转子7。

定子1包括：4个分割铁芯A2和4个分割铁芯B3。4个分割铁芯A2和4个分割铁芯B3是指以转子7为中心而交替结合成圆环状。即，定子1为圆环状。

在本实施方式中，分割铁芯A2在圆环状的定子1的每90度设置有4个。另外，分割铁芯A2由在外周侧(外径侧)和分割铁芯B连接的磁轭部2a和从该磁轭部2a向内周侧(内径侧)突出的齿部2d构成。

齿部2d由周向的长度比磁轭部2a短的基部2b、和在基部2b的内径侧端部相对于转子7以在左右周向以相同的长度扩展的方式设置的弯曲部2c构成。换句话说，基部2b将构成外周部的磁轭部2a和构成内周部的弯曲部2c连结。在齿部2d的两端构成有定子槽8，作为整体具备4组定子槽8。对于相对的2个分割铁芯A2，在齿部2d被绝缘处理后卷装有主绕组4。另外，对于与卷绕了主绕组4的分割铁芯A2相邻的2个分割铁芯A2，同样在齿部2d实施绝缘处理后，卷装有辅助绕组5。

分割铁芯B3包括被分割铁芯A2的磁轭部2a夹着的辅磁轭部12。即，具备与分割铁芯A2同数量的分割铁芯B3。分割铁芯B3和分割铁芯A2在外径侧交替连接成圆环状，由此构成外周为正圆的定子1。而且，在圆环状中，齿部2d从转子7的轴中心以放射状配置。

辅磁轭部12与磁轭部2a不同，没有向内周侧突出的齿部等。即，只构成定子1的外周部。辅磁轭部12侧视为矩形，且因表面构成定子1的外周面而成为缓和的曲面。在此所说的侧视是指自图1中的箭头X方向观察的视点。

弯曲部2c形成从齿部2d向周向左右以相同的尺寸扩展的形状。而且，弯曲部2c的周向前端与相邻的分割铁芯A2相同，与弯曲部2c的周向前端相邻，构成相邻部13。但是，在相邻部13，弯曲部2c的周向前端彼此不接触。另外，弯曲部2c从基部2b的中心附近随着向左右周向的前端去逐渐使径向的厚度W变细。

由4个分割铁芯A2的弯曲部2c构成的内周面与圆筒形的转子7的侧面相对，截面形状大致为圆形。

分割铁芯A2和分割铁芯B3由层叠电磁钢板构成。

转子7形成圆筒形，与分割铁芯A2同样由层叠电磁钢板构成。转子7在外周部具有被称为转子槽9的孔。转子7，在各转子槽9内充填作为导电体的铝并一体成型。另外，转子7的外周形成正圆。

在上述的中空圆筒形状的定子1的中空部设有转子7，通过向主绕组4和辅助绕组5通电，转子7以旋转轴为中心旋转驱动。即，构成内转子型的感应电动机10。即，在转子7的外周和定子1的内周之间，遍及整周存在用于旋转驱动的间隙(空隙)，详细后述。

接着，参照图2，对定子1、转子7的构造的详情进行说明。此外，图2是强调了本实施方式的间隙的截面图。图2中，对于转子7，为了提高附图的分辨性，省略了转子槽9。

间隙6是形成于分割铁芯A2的弯曲部2c和转子7之间的具有甜甜圈形状的空间。间隙6内周与转子7的外周相当，即为正圆。另外，间隙6的外周相对于该正圆形成大致圆形。间隙6在弯曲部2c的内周面上与基部中心轴交叉的点、即4个基部中心点21最窄，随着向周向前端去逐渐变宽。而且，构成为在相邻部13且离2个基部中心点21等距离的鼓出点22最宽。

另外，换另外的说法来说，间隙6的外周和定子1(定子1的分割铁芯A2)的内周离转子7的中心轴23的距离在基部中心点21最小。而且，在处于离2个基部中心点21等距离的鼓出点22，设置有相对于正圆形向外周方向顺畅地鼓出的鼓出部24。本实施方式中，鼓出部24以等间隔存在4个。即，叙述了弯曲部2c的内周面(间隙6的外周)形成大致圆形，但也不是完全的圆形。

上述大致圆形的间隙6，即鼓出部24等的形状由正圆的转子7的外周和设有规定的曲率设计的弯曲部2c的内周面构成。

对于间隙6的具体的尺寸，存在与感应电动机的输出范围对应最佳值。扩得过大时导致转矩降低，扩大小则效果不大。

在输出10W左右的小型的感应电动机中，使鼓出点22的间隙6的最大值为相对于基部中心点21的间隙6的最小值约3倍左右时，发现转矩不下降，且对于减少脉动是有效的。

接着，使用图3A、3B，具体地表示上述的定子1和转子7的尺寸。图3A是表示本实施方式的感应电动机的各部尺寸的图。图3B是图3A的图的局部放大图。

定子1的外周的直径为48mm，内周的直径为26mm。在此所说的内周直径是指与转子7相对的最短部，即齿部2d的径向中心的直径。而且，鼓出部24相对于上述内径正圆形，在1.53％以下的范围向外周侧鼓出。以此为基础进行计算时，鼓出部24的间隙6的宽度为与转子7相对的最短部的直径+0.4mm以下。当然，间隙6的最小宽度为比0.4mm小的值。换句话说，半径方向的间隙6的宽度为其一半，即比0.2mm小的值。即，定子1的外周是直径为48mm的正圆形。定子1的内周为大致圆形，内周的最短部直径为26mm，内周的最长部直径为26.4mm(或26.4mm以下)。定子1的内周相对于定子1的内周的最短部直径的正圆形，在鼓出到最外的点向1.53％(或1.53％以下)外周方向鼓出。

另外，弯曲部2c从与基部2b相连的部分随着向周向去逐渐变细如上所述。对于这些，前端因电磁钢板的冲压工序的制约，厚度W确保0.8mm。

将具备以上的结构的感应电动机与图4的感应电动机的概略电路图所示的电路连接。即，并联连接主绕组4和辅助绕组5，在辅助绕组5侧连接有电容器。而且，在该电路上连接交流电源。

通过电容器，辅助绕组5的电流相位超前，先于主绕组4产生磁场。比其晚地在主绕组4上也同样产生磁场。该主绕组4和辅助绕组5的磁场变化产生旋转磁场。因为在转子槽9内充填作为导电体的铝，所以在转子7产生电流。而且，该电流成为旋转转矩，使转子7旋转。

在此，为了使转子7顺畅地旋转，如何产生旋转磁场至为重要。通过以正弦波状形成旋转磁场来最顺畅地形成旋转。

为了避免旋转磁场的陡峭，通常，分割铁芯的转子侧的左右周向的前端以磁饱和为目的，被设计得尽可能细。但是，在本实施方式所示的小型感应电动机，特别是输出范围为10W左右的感应电动机中，即使将前端形成为模具冲压极限的0.8mm，也不会成为磁饱和程度的磁通量。即，仅将前端设计得细，得不到顺畅的旋转。

因此，在本实施方式的感应电动机10中，在前端的设计考虑的基础上，通过鼓出部24扩大间隙6。进而，将分割铁芯A2和分割铁芯B3交替地连接为圆环状，与转子7相对的仅是分割铁芯A2的弯曲部2c。即，相同的形状的弯曲部2c的周向前端彼此相邻。换另一种说法，多个分割铁芯A2的各弯曲部2c的周向前端与相邻的多个分割铁芯A2的弯曲部2c的周向前端相邻。因此，能够得到遍及整周相同的形状即正弦波状的旋转磁场。由此，降低磁变化的陡峭，作为结果，减少运转时的脉动，能够降低振动、噪音。

另外，定子1、转子7均形成圆形，鼓出部24在圆周上以等间隔均等地设置，有助于进一步减少脉动。

接着，参照图5并表示现有的感应电动机和本实施方式的感应电动机的脉动特性曲线图。图5A是不具备鼓出部的感应电动机的脉动特性曲线图，图5B是相邻的弯曲部的长度不同的感应电动机的脉动特性曲线图，图5C是本实施方式的感应电动机的脉动特性曲线图。此外，纵轴表示转矩(单位：N·m)，横轴表示时间(单位：s)。另外，各图的左侧所示的箭头表示相同的比例尺。

图5A所示的感应电动机和本实施方式的感应电动机相同，但不具备鼓出部24。即，间隙的宽度遍及整周为0.2mm。

如图5A所示，在不具备鼓出部24的感应电动机中，与图5C所示的本实施方式的感应电动机比较，发现旋转时产生脉动。而且，该脉动每单位时间的振幅小且数量多。即，能够理解一点点摆动的小的脉动多。

另外，如图5B所示，具备鼓出部，但形成为相邻的弯曲部的形状(周向的长度)相互不同的结构。在此所说的不同的结构是指4个弯曲部中，相对的2个弯曲部彼此的周向的长度相同，相邻的2个弯曲部彼此的长度不同。

如图5B所示，相邻的弯曲部的形状相互不同，由此，与图5C所示的本实施方式的感应电动机比较，可知振幅非常大。这表示产生大幅摆动的脉动。

与之相对，图5C中使前端变细，且设有鼓出部24，进而通过鼓出部24使相同构造的弯曲部2c相邻。另外，定子1、转子7均形成圆形。由此，与现有的感应电动机比较，可知一点点的脉动和大幅摆动的脉动双方被大幅降低。

图6是表示现有和本实施方式的感应电动机(新构造)各自的性能特性的图。

如图6所示，在本实施方式的感应电动机中，与现有的感应电动机比较，可知虽然在转矩小的情况下，脉动降低，但得到相同转矩、相同的输出。

(第2实施方式)

接着，参照图7A、7B，对与第1实施方式所示的感应电动机10的结构不同的感应电动机30进行说明。图7A是表示第2实施方式的感应电动机的定子和转子的截面图。另外，图7B是表示图7A的截面图的相邻部13附近的局部放大图。

本实施方式中，与第1实施方式不同点在于，感应电动机30不具备分割铁芯B。

即，本实施方式中，定子1b将8个分割铁芯A2结合成圆环状而构成。随之，定子槽8整体存在8个，另外，鼓出部24作为整体也存在8处。而且，因没有分割铁芯B，所以分割铁芯A2的各部尺寸不同。即，与弯曲部2c相比，磁轭部2a的周向的长度变长。

但是，第1实施方式中的特征与第1实施方式同样。即，在间隙6和定子1b(定子1b的分割铁芯A2)的内周存在鼓出部24这一点、鼓出部24在圆周上均等地配置这一点与第1实施方式相同。另外，弯曲部2c相邻的前端为相同的形状这一点，换一种说法，多个分割铁芯A2各自的弯曲部2c的周向前端与相邻的多个分割铁芯A2的弯曲部2c的周向前端相邻这一点与第1实施方式相同。另外，定子1b的外周和转子7的外周为正圆，间隙6为大致圆形这一点等与第1实施方式相同。

接着，使用图8A、8B，具体表示上述的定子1b和转子7的尺寸。图8是表示本实施方式的感应电动机的各部尺寸的图。图8B是图8A的图的局部放大图。

在感应电动机30中，定子1的外周的直径为87mm，内周的直径为48mm。在此所说的内周的直径是指与转子7相对的最短部(齿部2d的径向中心)的直径。而且，鼓出部24相对于上述内周正圆形，在0.83％以下的范围向外周侧鼓出。即，鼓出部24的间隙6的宽度为与转子7相对的最短部(齿部2d的径向中心)的直径+0.4mm以下。当然，间隙6的最小宽度为比0.4mm小的值。即，定子1的外周为直径为87mm的正圆形。定子1的内周为大致圆形，内周的最短部直径为48mm，内周的最长部直径为48.4mm(或48.4mm以下)。定子1的内周相对于定子1的内周的最短部直径的正圆形，在鼓出到最外的点向0.83％(或0.83％以下)外周方向鼓出。

另外，弯曲部2c的前端因电磁钢板冲压工序的制约，厚度W确保0.8mm。

在以上的结构中，与第1实施方式相同，在前端的设计考虑的基础上，通过鼓出部24扩大间隙6。进而，将分割铁芯A2交替连接成圆环状，与转子7相对的仅是分割铁芯A2的弯曲部2c。即，相同形状的弯曲部2c的周向前端彼此相邻，所以能够得到遍及整周相同的形状即正弦波状的旋转磁场。由此，能够降低磁变化的陡峭，即减少运转时的脉动，能够降低振动、噪音。

另外，定子1b、转子7均形成圆形，鼓出部24在圆周上以等间隔均等地设置，所以有助于进一步的脉动的降低。

(变形例)

以上，对本发明的两种感应电动机进行了说明。

在上述说明中，用正圆表现，但这意味着设计上的圆形。即，在受制造上的精度的制约得不到纯粹的正圆的情况下也为正圆。另外，例如，制造上需要的正圆上的微小的凹凸的存在等并不是问题，其也含于正圆内。但是，这种凹凸影响旋转运动的脉动，所以优选在圆周上以一定间隔配置。

产业上的可利用性

本发明的感应电动机能够实现低振动、低噪音，所以作为被用于家电设备等的低振动、低噪音感应电动机等是有用的。

附图标记说明

1、1b 定子

2 分割铁芯A

2a 磁轭部

2b 基部

2c 弯曲部

2d 齿部

3 分割铁芯B

4 主绕组

5 辅助绕组

6 间隙

7 转子

8 定子槽

9 转子槽

10、30 感应电动机。