专利名称：电动机的定子铁芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于空调机风扇驱动用电动机等家电设备的电动机的定子铁心。
近年，随着空调机等家电设备高效率化的推进，要求这些机器中所使用的电动机具有较高的效率。
已有技术的感应电动机的定子铁心，为了提高其效率，常用的方法是加大缠入铁心的线圈的线径，磁轭部的宽度及齿宽等。然而，其缺点是加大线径或齿宽时，由于占空因数的关系，线圈的工作特性变坏，而加大磁轭部的宽度时，则会引起铁心直径变大的缺点。
图5表示已有技术的环形卷绕单相感应电动机中的定子铁心。图中，4为磁轭部;5a、5b、5c、5d分别为具有同一宽度的齿部;6为槽缝;M为主线圈;A为辅助线圈。在该定子铁心中，由主线圈电流和用电容产生相移的辅助线圈电流产生旋转磁场，在图5中转子在反时针方向上旋转。在主线圈M的槽缝6交界处和辅助线圈A的槽缝6交界处存在的齿部5a、5b、5c、5d上，由于通过主线圈电流与辅助线圈电流的相位差，在两槽缝6，6的线圈线中流过同时在齿部5a、5b、5c、5d中产生同方向磁通的电流，所以会产生磁通密度高或磁饱和的情形。
因此，为了产生同样的转矩，有时会流经线圈的电流增大，从而效率下降。
下面说明磁通量不均匀的原理。
图5中补充说明两点(1)⊙(下面，称为“第一标记”)表示当从一侧端子开始缠绕线圈时，从纸面下方至上方穿入绕组;(2) 表示从纸面上方至下方穿入绕组。图6的IM表示感应电动机的主线圈电流波形;IA表示辅助线圈电流波形。图6的电流波形是表示流经上述第一标记的线圈中的电流的情形。
下面考虑插入邻接齿部两侧的槽缝中的绕组中的电流引起的磁通。
在图6中，时间为Xa时，如图7所示，由于流经插入于齿部两侧所邻接槽缝6、6内的主线圈M及辅助线圈A的电流产生的磁通同方向，所以穿过齿部5a的磁通量增大。
时间为Xb时，如图8所示，由于流经分别插入于齿部5b两侧所邻接槽缝6、6中的两个辅助线圈A的电流产生的磁通，互为反方向，所以穿过齿部5b的磁通量变小。
时间为Xc时，如图9所示，由于流经插入于齿部5c两侧所邻接槽缝6、6中的主线圈M及辅助线圈A的电流产生的磁通同方向，所以穿过齿部5c的磁通量增大。
在时间Xa和Xc上，主线圈电流及辅助线圈电流分别绝对值相等，但由电磁感应法则，因为Xa比Xc有更大的电流流经次级导体，所以齿部5a比齿部5c有更多的磁通量。
因此，若以最大磁通密度高的顺序排列各齿部，则构成齿部5a、5c、5b的顺序。
对图5的铁心用有限要素法进行磁场分析的结果，在转子旋转方向上按辅助线圈A、主线圈M的顺序排列在槽缝6、6间的齿部5a中磁通量大，被认为磁饱和。
本发明的目的是为了解决上述已有技术的问题，提供一种电动机的定子铁心，该铁心通过加大发生磁饱和的齿部的宽度，减小磁通量小的齿部的宽度，达到槽缝自身大小不变，因而绕组操作性不会变坏，而且在铁心直径不变的情况下能防止磁饱和使效率提高。
为了达到上述目的，本发明在电动机定子铁心中，为了防止主线圈电流与辅助线圈电流的相互影响而产生磁通量大的齿部磁饱和，将存在于主线圈的槽缝与辅助线圈的槽缝邻接处的齿部加大宽度，将磁通量小的齿部，即存在于相邻主线圈槽缝之间的齿部及存在于相邻辅助线圈槽缝之间的齿部的宽度分别做得比上述磁通量大的齿部的宽度小，使各齿部中磁通均匀分布，因而能抑制齿部的磁饱和，使电流减小，提高效率。
即，涉及权利要求1的本发明，做成备有磁轭部和从该磁轭部径向沿定子铁心中心侧突出的多个齿部，而且使上述齿部中至少一个齿部的宽度与其它齿部的不同。
涉及权利要求2的本发明，可做成使权利要求1的发明中所述的齿部备有位于主线圈槽缝及辅助线圈槽缝之间的第一齿部，位于两主线圈槽缝间的第二齿部、位于两辅助线圈槽缝间的第三齿部，而且上述第一齿部的宽度比上述第二齿部及第三齿部的宽度大。
涉及权利要求3的本发明，可做成使权利要求1的发明中所述的齿部，宽度大的与宽度小的交互配置。
涉及权利要求4的本发明，可做成使权利要求2的发明中所述的第一齿部的宽度全部相同，所述第二齿部的宽度全部相同，所述第三齿部的宽度全部相同，同时上述第一齿部与上述第二或第三齿部交互配置，且配置成相邻的上述齿部间形成的上述槽缝在定子铁心中心侧的开口部，其中心相对于定子铁心的中心呈等角度间隔。
涉及权利要求5的本发明，可做成使权利要求1的发明中，形成一个上述槽缝的2个上述齿部和上述磁轭部内，磁轭部的宽度近似等于这两个齿部宽度的和。
根据上述结构，由于穿过的磁通多的齿部的宽度大，所以不会磁饱和，铁心的磁通密度均匀，流经线圈的电流小，因而效率可提高。
下面将参照
本发明的实施例。
图1为表示本发明第1实施例4极感应电动机的定子铁心的说明图;
图2为用于说明图1的定子铁心中相邻槽缝开口部的中心为等角度间隔的说明图;
图3为表示本发明第2实施例的2极感应电动机的定子铁心的说明图。
图4为表示省略线圈插入情况的本发明第3实施例的4极感应电动机的定子铁心的说明图;
图5为表示已有技术例的4极感应电动机的定子铁心的说明图;
图6表示图5的定子铁心中的线圈电流的波形图;
图7表示由图5的定子铁心中的主线圈和辅助线圈产生的磁通流向;
图8表示图5的定子铁心中由辅助线圈产生的磁通流向;
图9为表示在图5的定子铁心中由主线圈和辅助线圈产生的磁通流向。
符号说明1，4，7，10为磁轭部;2a，2b，2c，2d，5a，5b，5c，5d，8a，8b，8c，8d，11a，11b，11c，11d为齿部;3，6，9，12a，12b，为槽缝部;M为主线圈A为辅助线圈。
图1表示本发明第1实施例的单相4极感应电动机的定子铁心。
该定子铁心，从圆筒状的磁轭部1的内周面，一边将槽缝3挟于其间，一边在定子铁心的径向整体形成向着定子铁心的中心突出的多个齿部2a、2b、2c、2d。这些齿部沿着与图1箭头所示的转子的旋转方向的反方向依次配置齿部2a、2b、2c、2d，这4个齿部2a、2b、2c、2d构成一组，总共形成4组齿部。
上述齿部2a存在于沿上述转子的旋转方向按辅助线圈A、主线圈M的顺序并排的槽缝3、3之间。上述齿部2b及2d在同一极内。即，齿部2b在辅助线圈A、A的槽缝3、3间，齿部2d在主线圈M、M的槽缝3、3间。上述齿部2c存在于上述转子的旋转方向上按主线圈M、辅助线圈A的顺序并排的槽缝3、3之间。又，在一个齿部中，沿上述转子的旋转方向的宽度，除靠近槽缝开口部外，沿定子铁心的径向取同一尺寸。
上述第1实施例与图5中已有技术例的大差别在于齿部的宽度。即，在齿部2a及2c中，由于流径主线圈M、辅助线圈A的电流产生的磁通同方向，穿过齿部2a、2c的磁通量大，所以加大了其宽度。另一方面，齿部2b由于流经辅助线圈A的电流产生的磁通互为相反方向，穿过齿部2d的磁通量变小，所以使齿部2b的宽度比齿部2a及2c的窄。再有，齿部2d由于流经主线圈M的电流产生的磁通互为反向。穿过齿部2d的磁通量变小，所以使齿部2d的宽度比齿部2a及2c的窄。换言之，已有技术的定子的齿部，其宽度全部为同一尺寸，第1实施例则在配置成齿部2a、2b、2c、2d中，其宽度依次为大、小、大、小。在该第1实施例中，除这些不同点外，其他结构与图5的已有技术例的相同。
因此，在上述第1实施例中，由于宽度大的齿部2a、2c和宽度小的齿部2b、2d交互配置，所以各槽缝3用磁轭部1、宽度大的齿部和宽度小的齿部构成，而且如图2所示，槽缝开口部的中心相对于磁轭部1的中心以等角度间隔(即，图2中的每个α角)配置。其结果，线圈有效面积相同。又，在一个槽缝中，由于穿过形成该槽缝的两个齿部的磁通的总量，大致等于穿过形成该槽缝的磁轭部的磁通，所以大、小齿部宽度的和可与磁轭部的宽度相等。即，设磁轭部1的宽度为W，主线圈及辅助线圈间的齿部2a、2c的宽度为T1，同种线圈间的齿部2b、2d的宽度为T2时，它们之间，W＝T1+T2的关系式可以成立。作为具体数据例，当铁心的外形尺寸为79mm时，W＝7.2mm，T1＝4mm，T2＝3mm，则7.2≈4+3。
磁性分析的结果是第1实施例定子铁心齿部的最大磁通密度，与图5的已有产品相比较，图1的第1实施例的定子铁心降低约10%，且磁通分布均匀。又，电流减小约5%，随之效率提高约5%。此时，上述定子铁心的外形尺寸为79mm，磁轭部的宽度为7.2mm，已有例的齿部的宽度为3mm，第1实施例的定子铁心的齿部宽度T1为4mm，T2为3mm。
图3为本发明的第2实施例的2极感应电动机定子铁心。其齿部结构与第1实施例的相同，唯绕线方法不同。即，在第1实施例中，因为定子铁心用于4极，所以在相对于磁轭部1的中心的90度的间隔内、沿转子旋转方向顺序配置着主线圈M、主线圈M、辅助线圈A、辅助线圈A。与此相反，在第2实施例中，由于定子铁心为2极用，所以在相对于磁轭部1的中心的180度的间隔内，沿转子旋转方向配置着主线圈M、主线圈M、主线圈M、主线圈M、辅助线圈A、辅助线圈A、辅助线圈A、辅助线圈A。
在上述第1实施例的4极定子铁心的情况下，分析的结果证实在沿转子旋转方向按辅助线圈A、主线圈M的顺序并排的槽缝3、3之间的齿部2a中磁通会饱和，所以该齿部2a的宽度做得大，使磁通均匀分布。又，在第2实施例的2极定子铁心的情况下，由于对与转子旋转方向无关，存在于辅助线圈A和主线圈M相邻的槽缝9、9之间的齿部8a，证实磁通会饱和，所以该齿部8a的宽度做得大，使磁通分布均匀。
图4表示本发明第3实施例的4极感应电动机定子铁心。在第1实施例中，齿部2a、2c的宽度比齿部2b、2d的宽度大，而齿部2a与2c为同一宽度，齿部2b与2d为同一宽度。第3实施例则做成齿部11a具有最大宽度，齿部11b和11d为同一宽度且小于齿部11a的宽度，而齿部11a宽度最小。换言之，做成沿从齿部11a开始，到齿部11b、11c的方向，齿部宽度变小，沿从齿部11c开始，到齿部11d、11a的方向，齿部宽度变大。其结果是，在第3实施例中，随着齿部宽度的变化，槽缝的大小也不同。即，在图4中，辅助线圈A的槽缝12b比主线圈M的槽缝12a小。
本发明不限于环形卷绕感应电动机，也不限定于这些实施例。本发明可根据电动机的应用，设计齿部，使磁通大的齿部的宽度大，同时使磁通小的齿部的宽度小，从而磁通量在整个定子铁心上均匀分布。因此，在多个齿部中，若磁通大的齿部只有一个时，只要将该齿部的宽度做得比其它齿部的大即可。又，齿部的宽度不同时，它们的差异量可根据磁通的大小进行适当的选定。
本发明，不限于上述实施例，它能适用于6极用的、进而一般的单相感应电动机的定子铁心。
如上所述，本发明为了防止由于主线圈流和辅助线圈电流的相互影响而产生磁通量大的齿部发生磁饱和，将存在于主线圈槽缝和辅助线圈槽缝相邻处的齿部增大宽度，将磁通量小的齿部，即存在于相邻主线圈槽缝之间的齿部及存在于相邻辅助线圈槽缝之间的齿部的宽度分别做得比上述磁通量大的齿部的宽度小，使磁通均匀地分布在各齿部中。其结果是，由于槽缝自身的尺寸没有发生变化，所以线圈的操作性不会变坏，且能在铁心的直径没有改变的情况下抑制齿部的磁饱和，使流经线圈的电流减小，从而能实现高效率的优良电动机。又，槽缝自身尺寸没有变化，所以线圈的有效面积没有减小。能保证设计时的富裕度。
权利要求
1.一种电动机的定子铁心，备有磁轭部(1，7，10)；从该磁轭部沿定子铁心中心侧的径向方向突出的多个齿部(2a，2b，2c，2d，8a，8b，8c，8d，11a，11b，11c，11d)，其特征在于，上述齿部中至少一个齿部的宽度与其它齿部的宽度不同。
2.如权利要求1所述的定子铁心，其特征在于所述齿部备有位于主线圈(M)的槽缝(3，9，12a)和辅助线圈(A)的槽缝(3，9，12b)之间的第一齿部，位于两个主线圈(M)的槽缝(3，9，12a)之间的第二齿部，位于两个辅助线圈(A)的槽缝(3，9，12b)之间的第三齿部;上述第一齿部的宽度比上述第二齿部的宽度及上述第三齿部的宽度大。
3.如权利要求1所述的定子铁心，其特征在于，所述齿部按照大宽度齿部和小宽度齿部交互配置构成。
4.如权利要求2所述的定子铁心，其特征在于所述第一齿部的宽度全部为同一宽度;所述第二齿部的宽度全部为同一宽度;所述第三齿部的宽度全部为同一宽度;上述第一齿部和上述第二齿部及上述第三齿部交互配置，而且形成在相邻的上述齿部之间的上述槽缝(3，9，12a，12b)的定子铁心中心侧开口部中心配置成相对于定子铁心的中心呈等角度间隔。
5.如权利要求1所述的定子铁心，其特征在于，在形成一个上述槽缝的两个上述齿部和上述磁轭部中，这两个齿部宽度的和(T1+T2)基本上等于磁轭部的宽度(W)。
全文摘要
一种电动机的定子铁芯，具有磁轭和多个齿部。该铁芯为了防止由主线圈电流和辅助线圈电流相互影响而产生磁通量大的齿部磁饱和，将主线圈槽缝和辅助线圈槽缝相邻处存在的齿部的宽度增大，将磁通量小的齿部，即相邻主线圈槽缝之间存在的齿部及相邻辅助线圈槽缝之间存在的齿部的宽度分别作得比上述磁通量大的齿部的宽度小，使磁通在各齿部上分布均匀，从而提高了电动机的效率。
文档编号H02K1/16GK1106585SQ94117259
公开日1995年8月9日 申请日期1994年10月19日 优先权日1993年10月21日
发明者森崎昌彦, 近藤元辉, 浅野能成 申请人:松下电器产业株式会社