CN111903037B - 感应电动机的转子及感应电动机 - Google Patents

Abstract

感应电动机的转子(60)具有：转子铁心(61)；以及导体条(63)，其分别设置于在转子铁心(61)形成的多个槽部。感应电动机的转子(60)的特征在于，具有：端环(64)，其设置于转子铁心(61)的轴向的端部，将多个导体条(63)彼此电连接；绝缘片(66)，其是设置于形成槽部的壁面(61a)和导体条(63)之间的绝缘部件；以及压铸部件(65)，其是设置于壁面(61a)和绝缘片(66)之间的非磁性导体材料。

Description

感应电动机的转子及感应电动机

技术领域

本发明涉及感应型的旋转电机即感应电动机的转子及具有该转子的感应电动机。

背景技术

感应型的旋转电机与同步型的旋转电机相比具有下述优点，即，是坚固的构造且制造成本便宜，另外能够与电源直接相连而启动，因此被大量使用。以下有时将感应型的旋转电机称为感应机。

在感应机中，通过在定子的绕组中流过交流电流而产生旋转磁场，该旋转磁场作用于转子的二次导体，由此在转子的二次导体产生电动势而流过电流。转子的二次导体是由在转子铁心中设置的端环和插入至转子铁心的转子条构成的。在该电流和旋转磁场之间产生基于弗莱明的左手法则的电磁力，由此二次导体在旋转磁场的方向被拉伸而转子旋转。在如上所述构成的感应机中，通过降低流过二次导体的电流路径的电阻，从而能够提高转子的旋转效率。

在转子条的材料中使用电阻率比较小的铜，由此有时降低二次导体的电阻而实现旋转效率的提高。

另外，减少由于在转子中流过不必要的电流而发生的横流损耗，也能够提高感应机的旋转效率。横流损耗是指下述损耗，即，在对二次导体施加偏斜量的情况下，在二次导体和转子铁心之间产生电位差，由此在二次导体和转子铁心之间流过原本不应该流过的电流而产生的损耗。

作为横流损耗的减少方法，如在专利文献1中公开那样，考虑下述方法，即，在设置于转子铁心的形成槽部的壁面浸渍而含有绝缘剂后，使该绝缘剂硬化而在该壁面设置绝缘剂层。通过设置绝缘剂层，从而形成槽部的壁面和转子条之间的绝缘电阻增大，抑制从转子条朝向转子铁心流动的电流，横流损耗减少。

专利文献1：日本特开2001－25222号公报

发明内容

但是，根据在专利文献1中公开的方法，为了在转子铁心的形成槽部的壁面形成绝缘剂层，需要用于向转子铁心施加绝缘剂的槽和用于使该绝缘剂硬化的炉。因此，如果转子铁心的尺寸大型化，则必须增大这些槽及炉，因此需要制作与转子铁心的尺寸相对应的槽及炉，存在转子的生产效率降低这样的课题。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到能够一边抑制由横流损耗引起的旋转效率的降低、一边提高生产效率的感应电动机的转子。

为了解决上述的课题，并达到目的，本发明的感应电动机的转子具有：转子铁心；导体条，其分别设置于在转子铁心形成的多个槽部。感应电动机的转子的特征在于，具有：端环，其设置于转子铁心的轴向的端部，将多个导体条彼此电连接；绝缘部件，其是将所述导体条的表面覆盖的绝缘覆膜；以及非磁性导体材料，其设置于形成所述槽部的壁面和所述绝缘部件之间，所述轴向的所述绝缘覆膜的宽度比所述轴向的所述转子铁心的宽度更窄。

发明的效果

本发明所涉及的感应电动机的转子具有下述效果，即，能够一边抑制由横流损耗引起的旋转效率的降低、一边提高生产效率。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的感应电动机的构造的图。

图2是图1所示的感应电动机的转子的斜视图。

图3是图1所示的感应电动机的转子铁心的斜视图。

图4是表示正在将绝缘片向图1所示的转子铁心的槽部插入的状态的图。

图5是将插入至图4所示的转子铁心的槽部的绝缘片放大而表示的图。

图6是表示正在将导体条向图4所示的绝缘片的内侧插入的状态的图。

图7是表示在图6所示的转子铁心的两端各自设置有端环的状态的图。

图8是在本发明的实施方式2所涉及的感应电动机所具有的转子中使用的导体条的外观图。

图9是插入有图8所示的导体条的转子铁心的斜视图。

图10是具有图9所示的转子铁心及导体条的转子的剖视图。

图11是表示在图10所示的转子铁心的两端各自设置有端环的状态的图。

图12是图11所示的转子铁心、端环及导体条的剖视图。

图13是在本发明的实施方式2的第1变形例所涉及的导体条中设置的绝缘部件的结构图。

图14是在本发明的实施方式2的第2变形例所涉及的导体条中设置的绝缘部件的结构图。

图15是在本发明的实施方式2的第3变形例所涉及的导体条中设置的绝缘部件的结构图。

图16是在本发明的实施方式3所涉及的感应电动机所具有的转子中使用的导体条的外观图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的感应电动机的转子及感应电动机详细地进行说明。此外，本发明不受本实施方式限定。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的感应电动机的构造的图。图2是图1所示的感应电动机的转子的斜视图。图3是图1所示的感应电动机的转子铁心的斜视图。

在图1中示出实施方式1所涉及的感应电动机100的单侧剖面。在图1中，转子铁心61的中心轴AX延伸的方向即轴向在图1中是由箭头D1表示的方向。转子铁心61的中心轴AX的周向在图1中是由箭头D2表示的方向。

感应电动机100具有：有底圆筒状的框架11；端板12，其将框架11的开口部闭塞；环状的定子10，其固定于框架11的内周面；轴承1，其设置于框架11的底部；以及轴承2，其设置于端板12。通过框架11及端板12构成壳体3。

另外，感应电动机100具有：筒状的转子60，其设置于定子10的内侧；以及轴70，其能够旋转地支撑于轴承1及轴承2，设置于转子60的内侧。

转子60具有将多个钢板沿轴向层叠而构成的筒状的转子铁心61。在转子铁心61形成有多个槽部62。多个槽部62靠近转子铁心61的外周面沿周向排列而形成，多个槽部62各自沿轴向延伸，从转子铁心61的一端部贯通至另一端部。多个槽部62各自使槽部62在周向具有偏斜量。

另外，转子60具有：导体条63，其设置于多个槽部62的内侧；端环64，其是分别设置于转子铁心61的轴向的两端，将多个导体条63进行连接的端络环；以及压铸部件65，其是非磁性导体材料。

在导体条63的材料中能够例示出铝、铝合金、铜或铜合金这样的非磁性导体材料。

接下来，使用图4至图7，对转子60的制造方法进行说明。图4是表示正在将绝缘片向图1所示的转子铁心的槽部插入的状态的图。图5是将插入至图4所示的转子铁心的槽部的绝缘片放大而表示的图。图6是表示正在将导体条向图4所示的绝缘片的内侧插入的状态的图。图7是表示在图6所示的转子铁心的两端各自设置有端环的状态的图。

在制造转子60的情况下，首先制造转子铁心61和沿轴向观察为V字形状的绝缘片66。

绝缘片66是通过将由间位芳纶、云母等耐热性高的材料构成的绝缘性的片进行折叠，从而如图4所示成为V字的形状。

接下来，通过将制造出的绝缘片66的轴向的一端部折回，从而在绝缘片66形成衣领形状的折回部661。形成有折回部661的绝缘片66插入至槽部62。绝缘片66的V字形状的顶点朝向中心轴侧。在插入至槽部62的绝缘片66的另一端部也设置相同的折回部661。

接下来，如图6所示，向插入至槽部62的绝缘片66的内侧插入条状的导体条63。导体条63向绝缘片66插入，由此绝缘片66的内侧的面被导体条63按压，绝缘片66朝向形成槽部62的壁面扩展。

通过设置折回部661，从而在向插入至槽部62的绝缘片66的内侧插入导体条63时，绝缘片66与导体条63接触，折回部661钩挂于转子铁心61的端部，也会抑制绝缘片66向轴向的移动。因此，与没有折回部661的情况相比，转子60的生产效率提高。

然后，如图7所示，将上述的非磁性导体材料用作压铸材料，在转子铁心61的轴向的一端面61b及另一端面61c各自设置端环64，并且设置压铸部件65。2个端环64和压铸部件65通过压铸一并成型。

端环64具有将多个导体条63彼此电连接的功能和将多个导体条63各自向转子铁心61固定的功能。

压铸部件65设置于形成槽部62的壁面61a和绝缘片66之间的间隙、以及导体条63和绝缘片66之间的间隙。

此外，在槽部62内形成二次导体的方法具有下述方法，即，不在槽部62预先设置导体条63，通过将熔解的压铸材料流入至槽部62而通过压铸形成二次导体。如上所述，在导体条63以没有插入至绝缘片66的内侧的状态在槽部62内形成二次导体的情况下，由于压铸压力，绝缘片66的轴向的端部压曲，压曲的绝缘片66的轴向的端部有可能进入至槽部62。

如上所述在绝缘片66压曲的情况下，在形成槽部62的壁面61a和设置于槽部62内的压铸部件65之间，产生不存在绝缘片66的部分。因此，转子铁心61和压铸部件65之间的绝缘电阻示出比绝缘片66没有压曲时低的值。因此，在转子60中发生的横流损耗，示出比在绝缘片66没有压曲时向转子60发生的横流损耗大的值。

另外，有可能通过压曲的绝缘片66将槽部62闭塞。在该情况下，压铸材料向槽部62的通过被妨碍，有可能产生在绝缘片66的内侧的空间没有填充压铸材料的部分。在该情况下，与绝缘片66没有压曲时相比，转子60的旋转效率降低。

根据实施方式1所涉及的转子60，在绝缘片66的内侧设置有导体条63，因此即使在压铸压力施加于绝缘片66的情况下，绝缘片66支撑于导体条63，因此也能够抑制绝缘片66压曲。

因此，在压铸部件65形成后，也能够在导体条63和转子铁心61之间夹设绝缘片66。因此，转子铁心61和压铸部件65之间的绝缘电阻，示出比绝缘片66压曲时高的值。其结果，在转子60发生的横流损耗，成为比在绝缘片66压曲的情况下在转子60发生的横流损耗低的值。

另外，由于压铸材料向槽部62的通过不被妨碍，因此能够抑制在绝缘片66的内侧的空间产生没有填充压铸材料的部分。因此，与绝缘片66压曲的情况相比，转子60的旋转效率提高，并且能够将插入至绝缘片66的内侧的导体条63通过压铸材料而牢固地固定。

另外，根据实施方式1，无需在形成槽部62的壁面61a设置绝缘剂层的工序，因此不需要用于向转子铁心61施加绝缘剂的槽和用于使该绝缘剂硬化而形成绝缘剂层的炉。因此，即使在转子铁心61的尺寸大型化的情况下，也不需要与大型化的转子60的尺寸相对应的槽及炉的制作，转子60的生产效率提高。

另外，为了形成绝缘剂层而需要对转子铁心61进行加热，该加热所需的时间达到长时间。根据实施方式1所涉及的转子60，不需要在形成槽部62的壁面61a形成绝缘剂层的工序，因此大幅地改善转子60的生产效率。

在导体条63的材料中，在非磁性导体材料内，与熔解点低的材料相比优先选择电阻率小的材料，由此能够实现转子60的旋转效率的提高。另外，在使用于压铸的材料中，在非磁性导体材料内，与电阻率小的材料相比优先选择熔解点低的材料，由此能够实现转子60的生产效率的提高。因此，例如在导体条63的材料中选择铜，在端环64及压铸部件65的材料中选择铝，由此能够实现转子60的旋转效率及生产效率的提高。

实施方式2.

图8是在本发明的实施方式2所涉及的感应电动机所具有的转子中使用的导体条的外观图。关于在实施方式2的感应电动机100中使用的导体条63，在导体条63的表面内，靠近轴向的中心的部分被绝缘覆膜90覆盖，靠近轴向的端部的部分没有被绝缘覆膜9覆盖。

在绝缘覆膜90的材料中，能够例示出二氧化硅、云母等耐热性高的材料。例如，在导体条63的表面内，在靠近轴向的中心的部分通过喷雾器涂装耐热性高的材料，然后，对导体条63进行加热而使其干燥，由此形成绝缘覆膜90。绝缘覆膜90的形成方法并不限定于此，也可以是将包含耐热性高的材料的水溶液作为电解液，通过电镀作用在导体条63的表面形成绝缘覆膜90的电镀涂装。

图9是插入有图8所示的导体条的转子铁心的斜视图。图10是具有图9所示的转子铁心及导体条的转子的剖视图。图11是表示在图10所示的转子铁心的两端各自设置有端环的状态的图。图12是图11所示的转子铁心、端环及导体条的剖视图。

在图9及图10中示出在多个槽部62中插入有导体条63，以使得轴向的导体条63的中心位置与轴向的转子铁心61的中心位置一致的状态。

在图10中，在轴向的导体条63的长度内，形成有绝缘覆膜90的部分的宽度通过Y表示。从轴向的转子铁心61的一端面至另一端面为止的宽度通过X表示。在实施方式2的转子60A中，绝缘覆膜90的轴向的宽度Y考虑组装公差而设定为比轴向的转子铁心61的宽度X短的值。

以上述方式构成的理由在于，如图11及图12所示，需要将多个导体条63彼此通过端环64进行电连接。端环64是在导体条63插入至槽部62后，使用压铸材料通过压铸而形成的。

由于构成转子60的部件的组装公差、形成绝缘覆膜90时的制造误差等，在插入至转子铁心61的导体条63内，在从转子铁心61的端部凸出的部分形成有绝缘覆膜90的状态下，在设置有端环64的情况下，多个导体条63彼此分离而二次电阻增加。由于该二次电阻的增加，转子60的旋转效率降低，感应电动机100的输出降低。

在实施方式2所涉及的感应电动机100中，靠近导体条63的端部的部分没有被绝缘覆膜90覆盖，因此在设置有端环64时多个导体条63彼此电连接，抑制二次电阻的增加。

另外，根据实施方式2所涉及的感应电动机100，能够得到与实施方式1相同的效果，并且无需将绝缘片66插入至槽部62，因此即使在转子铁心61的槽部62的截面积小的情况下，转子60A的制造也容易。

另外，导体条63的热容小于转子铁心61的热容，因此与将转子铁心61放入炉中，在形成槽部62的壁面61a设置绝缘剂层的情况相比，能够使用热容小的炉在短时间将绝缘剂层即绝缘覆膜90向导体条63设置。因此在实施方式2中，与将转子铁心61放入炉的情况相比，能够提高转子60A的生产效率。

图13是在本发明的实施方式2的第1变形例所涉及的导体条中设置的绝缘部件的结构图。在图13所示的导体条63设置有多个绝缘部件90A。多个绝缘部件90A沿轴向彼此分离地设置。

多个绝缘部件90A各自可以在导体条63的表面，在多个部位实施沿轴向彼此分离的掩模，然后将耐热性高的材料进行喷雾涂装而向导体条63设置，也可以将耐热性高的材料通过电镀涂装向导体条63设置。

另外，多个绝缘部件90A各自也可以将使用耐热性高的材料而形成为环状的绝缘部件嵌合于导体条63。

图14是在本发明的实施方式2的第2变形例所涉及的导体条中设置的绝缘部件的结构图。在图14所示的导体条63设置有螺旋状的绝缘部件90B。绝缘部件90B可以在导体条63的表面实施螺旋状的掩模，然后将耐热性高的材料通过喷雾涂装而向导体条63设置，也可以将耐热性高的材料通过电镀涂装向导体条63设置。

另外，绝缘部件90B也可以将耐热性高的带状的绝缘片向导体条63卷绕为螺旋状而形成。

图15是在本发明的实施方式2的第3变形例所涉及的导体条中设置的绝缘部件的结构图。在图15所示的导体条63设置有针眼状的绝缘部件90C。绝缘部件90C可以将耐热性高的针眼状的绝缘片向导体条63卷绕而形成，也可以将耐热性高的针眼状的筒体向导体条63安装。

通过将多个绝缘部件90A、绝缘部件90B和绝缘部件90C的任1个设置于导体条63，从而能够减少绝缘部件的材料的使用量，因此能够减少转子60A的制造成本。

实施方式3.

图16是在本发明的实施方式3所涉及的感应电动机所具有的转子中使用的导体条的外观图。在实施方式3的感应电动机100中，取代图6所示的导体条63而使用导体条63A。

导体条63A由多个细线材63b构成。多个细线材63b通过绝缘片91捆束。将多个细线材63b捆束前的绝缘片91为带状。在将多个细线材63b捆束的状态下将带状的绝缘片91卷绕，由此形成1个导体条63A。

在实施方式3中，能够得到与实施方式1相同的效果，并且通过对多个细线材63b各自的线径进行变更，另外对细线材63b的使用根据进行变更，从而能够与正交于槽部62的轴向的剖面形状相匹配而容易地对与导体条63A的轴向正交的剖面形状进行变更。因此，能够使导体条63A的形状对应于槽部62的剖面形状不同的各种种类的转子铁心61，因此转子60的生产效率提高。

以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1、2轴承，3壳体，10定子，11框架，12端板，60、60A转子，61转子铁心，61a壁面，61b一端面，61c另一端面，62槽部，63、63A导体条，63b细线材，64端环，65压铸部件，66、91绝缘片，70轴，90绝缘覆膜，90A、90B、90C绝缘部件，100感应电动机，661折回部。

Claims (7)

1.一种感应电动机的转子，其特征在于，具有：

转子铁心；

导体条，其分别设置于在所述转子铁心形成的多个槽部；

端环，其设置于所述转子铁心的轴向的端部，将多个所述导体条彼此电连接；

绝缘部件，其是将所述导体条的表面覆盖的绝缘覆膜；以及

非磁性导体材料，其设置于形成所述槽部的壁面和所述绝缘部件之间，

所述轴向的所述绝缘覆膜的宽度比所述轴向的所述转子铁心的宽度更窄。

2.根据权利要求1所述的感应电动机的转子，其特征在于，

所述导体条的材料为铜，

所述非磁性导体材料及所述端环各自的材料为铝。

3.根据权利要求1或2所述的感应电动机的转子，其特征在于，

所述导体条是将多个线材捆束而一体地构成的。

4.一种感应电动机的转子，其特征在于，具有：

转子铁心；

导体条，其分别设置于在所述转子铁心形成的多个槽部；

端环，其设置于所述转子铁心的轴向的端部，将多个所述导体条彼此电连接；

多个绝缘部件，它们将所述导体条的表面的一部分覆盖，在所述轴向彼此分离而设置；以及

非磁性导体材料，其设置于形成所述槽部的壁面和多个所述绝缘部件之间。

5.一种感应电动机的转子，其特征在于，具有：

转子铁心；

导体条，其分别设置于在所述转子铁心形成的多个槽部；

端环，其设置于所述转子铁心的轴向的端部，将多个所述导体条彼此电连接；

绝缘部件，其以螺旋状隔开间隔而将所述导体条的表面的一部分覆盖；以及

非磁性导体材料，其设置于形成所述槽部的壁面和所述绝缘部件之间。

6.一种感应电动机的转子，其特征在于，具有：

转子铁心；

导体条，其分别设置于在所述转子铁心形成的多个槽部；

端环，其设置于所述转子铁心的轴向的端部，将多个所述导体条彼此电连接；

针眼状的绝缘部件，其将所述导体条的表面覆盖；以及

非磁性导体材料，其设置于形成所述槽部的壁面和所述绝缘部件之间。

7.一种感应电动机，其特征在于，具有：

权利要求1至6中任一项所述的感应电动机的转子；以及

定子，其在内侧设置所述转子。

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