專利名稱：感應(yīng)同步電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有嵌入到轉(zhuǎn)子磁軛部的二極構(gòu)成的永久磁鐵的感應(yīng)同步電動機(jī)。
然而，考慮到近來的能耗限制等要求的效率化，用于構(gòu)成電冰箱或空調(diào)機(jī)等的冷凍循環(huán)的密封型電動壓縮機(jī)的電動機(jī)的運行效率未必為高效率。另一方面，對于高效率這一點使用直流無電刷電動機(jī)雖然有效，但直流無電刷電動機(jī)需要驅(qū)動回路，具有導(dǎo)致成本增大的問題。因此，希望開發(fā)出可由商用電源進(jìn)行起動和運行而且效率高的電動機(jī)。
本發(fā)明就是為了解決該現(xiàn)有技術(shù)的問題而作出的，其目的在于提供一種可使具有二極構(gòu)成的永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢集中、實現(xiàn)大的磁阻轉(zhuǎn)矩、效率高的感應(yīng)同步電動機(jī)。
另外，第2項發(fā)明的感應(yīng)同步電動機(jī)在上述第1項發(fā)明中使10％以下的范圍為電角0°-10°和170°-180°。
另外，第3項發(fā)明的感應(yīng)同步電動機(jī)在第1項或第2項發(fā)明的基礎(chǔ)上，使10％以下的范圍以外的電角范圍的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢分布成正弦波狀。
另外，第4項發(fā)明的感應(yīng)同步電動機(jī)在第1項或第2項發(fā)明的基礎(chǔ)上，使10％以下的范圍以外的電角范圍的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢分布成2臺階以上的臺階狀山形。
另外，第5項發(fā)明的感應(yīng)同步電動機(jī)在第1項、第2項、第3項、或第4項發(fā)明的基礎(chǔ)上，搭載于壓縮機(jī)。
另外，第6項發(fā)明的感應(yīng)同步電動機(jī)在第5項發(fā)明的基礎(chǔ)上，將壓縮機(jī)用于空調(diào)機(jī)或電冰箱。
按照第1項發(fā)明，感應(yīng)同步電動機(jī)由具有定子繞組的定子和在該定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，具有設(shè)于構(gòu)成該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁軛部的周邊部的籠型二次導(dǎo)體和嵌入到轉(zhuǎn)子磁軛部的二極構(gòu)成的永久磁鐵，其中，在電角0°和180°附近的規(guī)定范圍，使轉(zhuǎn)子的一個極的發(fā)生磁動勢在峰值的10％以下，所以，通過例如第2項發(fā)明那樣將10％以下的范圍設(shè)為電角0°-10°和170°-180°，可將轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢集中在電角0°-10°和170°-180°以外的10°-170°間。這樣，可確保大的磁阻轉(zhuǎn)矩，所以，可實現(xiàn)感應(yīng)同步電動機(jī)的高效率/高轉(zhuǎn)矩化。
按照第3項發(fā)明，在第1項或第2項發(fā)明的基礎(chǔ)上，使上述10％以下的范圍以外的電角范圍的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢分布成正弦波狀，所以，可使轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)圓滑地進(jìn)行。這樣，可有效地利用磁阻轉(zhuǎn)矩。
按照第4項發(fā)明，在第1項或第2項發(fā)明的基礎(chǔ)上，使上述10％以下的范圍以外的電角范圍的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢分布成2臺階以上的臺階狀山形，所以，可使在轉(zhuǎn)子磁軛部嵌入二極構(gòu)成的永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢接近正弦波。這樣，可實現(xiàn)高效/高轉(zhuǎn)矩化而不過多損害轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢效果。
特別是如使發(fā)生磁動勢成為以例如2臺階以上的帶臺階的臺階狀山形分布的形狀，則可進(jìn)一步提高高效/高轉(zhuǎn)矩化的有效性。
按照第5項發(fā)明，在第1項、第2項、第3項、或第4項發(fā)明的基礎(chǔ)上，將感應(yīng)同步電動機(jī)搭載于壓縮機(jī)，所以，通過如第6項發(fā)明那樣將壓縮機(jī)用于空調(diào)機(jī)或電冰箱，可實現(xiàn)低能耗化。這樣，可開發(fā)出例如適應(yīng)于近來的能耗限制等的商品。
圖2為示于

圖1的轉(zhuǎn)子的平面圖。
圖3為示于圖1的轉(zhuǎn)子的橫斷俯視圖。
圖4為示于圖1的轉(zhuǎn)子的縱斷側(cè)視圖。
圖5為轉(zhuǎn)子的橫斷俯視圖。
圖6為示出轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢的圖。
圖7為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的橫斷俯視圖。
圖8為示出本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢的圖。
圖9為具有二極構(gòu)成的永久磁鐵的感應(yīng)同步電動機(jī)的理想發(fā)生磁動勢的說明圖。
圖10為單相二極感應(yīng)同步電動機(jī)的電路圖。
圖11為3相二極感應(yīng)同步電動機(jī)的電路圖。
感應(yīng)同步電動機(jī)2由定子4和轉(zhuǎn)子5構(gòu)成，該定子4由單相二極構(gòu)成，固定在密閉容器1的內(nèi)壁，該轉(zhuǎn)子5可以旋轉(zhuǎn)軸6為中心自由旋轉(zhuǎn)地固定于該定子4的內(nèi)側(cè)。定子4具有對轉(zhuǎn)子5產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子繞組7。
壓縮機(jī)3具有由中間分隔板8分隔的第1旋轉(zhuǎn)用缸9和第2旋轉(zhuǎn)用缸10。在各缸9、10安裝由旋轉(zhuǎn)軸6驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的偏心部11、12，這些偏心部11、12的偏心位置相互錯開180度相位。
符號13、14為分別在缸9、10內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第1滾筒、第2滾筒，分別由偏心部11、12的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動著在缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)。符號15、16分別為第1架體、第2架體，第1架體15在與中間分隔板8之間形成缸9的封閉的壓縮空間，第2架體16同樣在與中間分隔板8之間形成缸10的封閉的壓縮空間。另外，第1架體15、第2架體16具有分別可自由旋轉(zhuǎn)地軸支旋轉(zhuǎn)軸6的下部的軸承部17、18。
符號19、20為排出消聲器，分別覆蓋第1架體15、第2架體16地安裝。缸9與排出消聲器19由設(shè)置于第1架體15的未在圖中示出的排出孔連通，缸10與排出消聲器20也由設(shè)于第2架體16的未在圖中示出的排出孔連通。符號21為設(shè)于密閉容器1外部的旁通管，連通到排出消聲器20內(nèi)部。
符號22為設(shè)于密閉容器1上的排出管，符號23、24為分別連通到缸9、10的吸入管。另外，符號25為密封端子，用于從密閉容器1的外部將電力供給到定子4的定子繞組7(圖中未示出聯(lián)接密封端子25與定子繞組7的導(dǎo)線)。
符號26為轉(zhuǎn)子鐵心，疊合多片將圖中未示出但厚度實際上為0.3mm-0.7mm的電磁鋼板沖裁成規(guī)定形狀獲得的轉(zhuǎn)子用鋼板，相互斂縫層壓為一體(也可不用斂縫而是用焊接一體化)。符號66、67為安裝于轉(zhuǎn)子鐵心26上下端的平板狀的端面構(gòu)件，由鋁或樹脂材料等非磁性材料形成為與轉(zhuǎn)子用鋼板大體相同的形狀。符號A為平衡配重，與上方的端面構(gòu)件66一起由鉚釘51固定于轉(zhuǎn)子鐵心26。
圖2為示于圖1的轉(zhuǎn)子5的平面圖，圖3為轉(zhuǎn)子5的橫斷俯視圖，圖4為轉(zhuǎn)子5的縱斷側(cè)視圖。轉(zhuǎn)子5由轉(zhuǎn)子磁軛部5A、設(shè)置于該轉(zhuǎn)子磁軛部5A周邊部的籠型二次導(dǎo)體5B、及嵌入到轉(zhuǎn)子磁軛部5A的永久磁鐵31構(gòu)成?；\型二次導(dǎo)體5B在轉(zhuǎn)子磁軛部5A的周邊部設(shè)置多個，并且在沿旋轉(zhuǎn)軸6的延伸方向形成為籠型的圖中未示出的圓筒形的孔中，以射出成形的方式形成鋁壓鑄件。該籠型二次導(dǎo)體5B的兩端形成朝旋轉(zhuǎn)軸6周向以規(guī)定角度的螺旋狀傾斜的所謂帶扭斜的構(gòu)造。
另外，在轉(zhuǎn)子磁軛部5A相向并平行地在旋轉(zhuǎn)軸6的兩側(cè)設(shè)置接合孔5C、5D，該接合孔5C、5D從轉(zhuǎn)子磁軛部5A的一端形成到另一端。各接合孔5C、5C、接合孔5D、5D可與后述的永久磁鐵31接合，并且接合孔5C、5C靠近旋轉(zhuǎn)軸6地設(shè)置，接合孔5D、5D在與接合孔5C、5C形成規(guī)定間隔地設(shè)置于遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸6的一側(cè)。即，形成于轉(zhuǎn)子磁軛部5A的接合孔5C、5C位于旋轉(zhuǎn)軸6側(cè)，接合孔5D、5D以接合孔5C、5C為基準(zhǔn)位于遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸6的一側(cè)，接合孔5C、5C的寬度形成得比接合孔5D、5D的寬度大。
在各接合孔5C、5C、接合孔5D、5D分別嵌入永久磁鐵31，該永久磁鐵31形成為規(guī)定厚度的板狀，從轉(zhuǎn)子磁軛部5A的一端嵌入到另一端。在形成于轉(zhuǎn)子磁軛部5A的兩接合孔5C、5C分別嵌入寬度大的永久磁鐵31SA、31NA，在兩接合孔5D、5D分別嵌入寬度小的永久磁鐵31SB、31NB。各永久磁鐵31…的寬度方向中心配置在與旋轉(zhuǎn)軸6的中心直交的直線上。另外，各永久磁鐵31…使用在永久磁鐵中磁通密度最大的稀土類磁鐵。
在旋轉(zhuǎn)軸6相向地設(shè)置的永久磁鐵31SA、31SB與永久磁鐵31NA、31NB以不同的磁極嵌入。在該場合，嵌入到旋轉(zhuǎn)軸6一側(cè)(圖中右側(cè))的永久磁鐵31SA、31SB分別為相同的S極，嵌入另一側(cè)(圖中的左側(cè))的永久磁鐵31NA、31NB分別為相同的N極(圖7)。即，各永久磁鐵31SA、31SB、永久磁鐵31NA、31NB朝著轉(zhuǎn)子5的圓周方向外側(cè)分別以不同的S極和N極的二極構(gòu)成嵌入，可由后述的主繞組7A、輔助繞組7B的磁力線對轉(zhuǎn)子5施加旋轉(zhuǎn)力。
圖5、圖6分別示出嵌入二極構(gòu)成的永久磁鐵的轉(zhuǎn)子構(gòu)件和發(fā)生磁動勢。圖中符號5為轉(zhuǎn)子，符號31為永久磁鐵，轉(zhuǎn)子5具有一側(cè)的S極(圖中右側(cè)的永久磁鐵31SA、31SB)和另一側(cè)的N極(圖中左側(cè)的永久磁鐵31NA、31NB)的二極構(gòu)成的永久磁鐵31。永久磁鐵31SA與31SB及永久磁鐵31NA與31NB分別大體緊密接觸地嵌入到轉(zhuǎn)子磁軛部5A，永久磁鐵31的S極和N極(永久磁鐵31SA與永久磁鐵31NB及永久磁鐵31SB與永久磁鐵31NA)也大體緊密接觸地嵌入到轉(zhuǎn)子磁軛部5A。圖6為示出轉(zhuǎn)子5的發(fā)生磁動勢的圖(在該場合，發(fā)生磁動勢在轉(zhuǎn)子5的規(guī)定位置(在該場合為圖5的電角0°位置)檢測)。在圖中，縱軸表示發(fā)生磁動勢，橫軸表示轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)角度。另外，在S極與N極的邊界(電角0°、180°位置)使S極與N極平衡的位置的發(fā)生磁動勢為0磁動勢。
當(dāng)使轉(zhuǎn)子5朝順時針方向旋轉(zhuǎn)時，檢測由永久磁鐵31NB形成的發(fā)生磁動勢(在該場合，為朝圖中上方的發(fā)生磁動勢)。隨著轉(zhuǎn)子5進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，發(fā)生磁動勢進(jìn)一步增大，最后發(fā)生磁動勢達(dá)到峰值，該狀態(tài)繼續(xù)一定的旋轉(zhuǎn)角(永久磁鐵31NB、31NA形成的發(fā)生磁動勢)。當(dāng)轉(zhuǎn)子5進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)使得永久磁鐵31SB(S極與N極平衡的轉(zhuǎn)子5的電角180°位置)接近時，S極(永久磁鐵31SB)的發(fā)生磁動勢變小。在轉(zhuǎn)子5的電角超過180°的同時，檢測出S極(永久磁鐵31SB)的發(fā)生磁動勢(在該場合，為朝圖中下方的發(fā)生磁動勢)。隨著轉(zhuǎn)子5進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，發(fā)生磁動勢朝負(fù)方向變大，最終發(fā)生磁動勢達(dá)到峰值，該狀態(tài)繼續(xù)一定的旋轉(zhuǎn)角(永久磁鐵31SB、永久磁鐵31SA形成的發(fā)生磁動勢)。
當(dāng)轉(zhuǎn)子5進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)使S極的永久磁鐵31SA接近(S極與N極平衡的電角0°位置)時，N極的永久磁鐵31NB形成的發(fā)生磁動勢變小。當(dāng)轉(zhuǎn)子5的電角超過0°(360°)位置時，這次與上述同樣地檢測由N極(永久磁鐵31NB)形成的發(fā)生磁動勢，并反復(fù)進(jìn)行這樣的過程。即，轉(zhuǎn)子5形成S極的發(fā)生磁動勢和N極的發(fā)生磁動勢連續(xù)的大體矩形的發(fā)生磁動勢。
在使用這樣的二極構(gòu)成的感應(yīng)同步電動機(jī)的場合，由于S極與N極鄰接，所以，不同的電角的發(fā)生磁動勢的間隔如圖6示出的那樣基本上連續(xù)，沒有間隙。為此，鄰接的不同的永久磁鐵的發(fā)生磁動勢使對轉(zhuǎn)子5的驅(qū)動力朝相反方向作用，降低了輸出特性(失步轉(zhuǎn)矩)，不能確保大的磁阻轉(zhuǎn)矩。因此，需要使用二極構(gòu)成的感應(yīng)同步電動機(jī)進(jìn)一步改善商用電源驅(qū)動使其高效化。
下面，說明實現(xiàn)了高效化的二極構(gòu)成的感應(yīng)同步電動機(jī)。圖8示出嵌入二極構(gòu)成的永久磁鐵31的轉(zhuǎn)子5的發(fā)生磁動勢。另外，圖7右側(cè)的S表示永久磁鐵31SA、31SB的S極，左側(cè)的N表示永久磁鐵31NA、31NB的N極，圖8在轉(zhuǎn)子5的規(guī)定位置(在該場合為圖7的電角0°位置)檢測發(fā)生磁動勢。圖中的縱軸表示發(fā)生磁動勢，橫軸表示轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)角。如轉(zhuǎn)子5朝順時針方向旋轉(zhuǎn)，則在永久磁鐵31NA到達(dá)電角0°位置之前不檢測發(fā)生磁動勢，不檢測磁動勢的狀態(tài)延續(xù)到永久磁鐵31NA到達(dá)電角0°位置(在該場合，以轉(zhuǎn)子5的電角表示時約為10°)。
當(dāng)永久磁鐵31NA到達(dá)電角0°位置時，檢測發(fā)生磁動勢(在該場合，發(fā)生磁動勢處于圖中上方)。隨著轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)，發(fā)生磁動勢變大，當(dāng)永久磁鐵31NA平行地接近電角0°位置時，發(fā)生磁動勢達(dá)到峰值，該狀態(tài)繼續(xù)一定電角。當(dāng)轉(zhuǎn)子5進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時，永久磁鐵31NB到達(dá)電角0°位置，在檢測到該永久磁鐵31NB的發(fā)生磁動勢后，發(fā)生磁動勢變得更大，當(dāng)永久磁鐵31NB平行地接近電角0°位置時，發(fā)生磁動勢達(dá)到峰值，該狀態(tài)繼續(xù)一定的旋轉(zhuǎn)角。
轉(zhuǎn)子5的電角處于90°-180°的發(fā)生磁動勢成為與上述電角0°-90°的發(fā)生磁動勢相反的電角90°-0°的發(fā)生磁動勢。另外，由于嵌入到轉(zhuǎn)子5另一側(cè)的永久磁鐵31SA、31SB的極性為S極，所以，轉(zhuǎn)子5的電角180°-360°(0°)的發(fā)生磁動勢相對N極側(cè)(電角0°-180°)的發(fā)生磁動勢處于相反側(cè)(該場合的發(fā)生磁動勢在圖中下方側(cè))。
另一方面，對于在接合孔5D中不嵌入永久磁鐵31SB、31NB而僅在接合孔5C中嵌入永久磁鐵31SA、31NA的場合的發(fā)生磁動勢，由于沒有永久磁鐵31SB、31NB形成的發(fā)生磁動勢，所以該部分的發(fā)生磁動勢在轉(zhuǎn)子5的規(guī)定旋轉(zhuǎn)角部分成為平坦(矩形波形)，所以，以規(guī)定間隔配置永久磁鐵31SA和31SB及永久磁鐵31NA和31NB，并以比永久磁鐵31SA、31NA小的寬度構(gòu)成永久磁鐵31SB、31NB。這樣，在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)形成的永久磁鐵31SA、31NA的發(fā)生磁動勢的平坦部分上重合作為第2臺階的永久磁鐵31SB、31NB的發(fā)生磁動勢，使其以2臺階的臺階狀山形分布，與理想的正弦波狀的發(fā)生磁動勢近似。
下面，用圖9說明具有二極構(gòu)成的永久磁鐵的感應(yīng)同步電動機(jī)的理想發(fā)生磁動勢。在具有二極構(gòu)成的永久磁鐵的感應(yīng)同步電動機(jī)的場合，對于理想的發(fā)生磁動勢，在轉(zhuǎn)子5的電角0°-10°和170°-180°區(qū)間沒有發(fā)生磁動勢，在電角10°-170°區(qū)間形成轉(zhuǎn)子5的電角為90°時上方向的發(fā)生磁動勢的大小為峰值(圖中A線位置)的正弦波(該場合下為N極側(cè))，在S極側(cè)轉(zhuǎn)子5的電角180°-190°和350°-360°區(qū)間中沒有發(fā)生磁動勢，在電角190°-350°區(qū)間形成轉(zhuǎn)子5的電角為270°時下方向的發(fā)生磁動勢的大小為峰值的正弦波。
對于該場合，在轉(zhuǎn)子5的電角0°-10°和170°-180°區(qū)間沒有發(fā)生磁動勢，而在電角10°-170°區(qū)間和190°-350°區(qū)間的轉(zhuǎn)子5的發(fā)生磁動勢波形分布為正弦波，所以，可有效地利用磁阻轉(zhuǎn)矩減小轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不均。這樣，可使感應(yīng)同步電動機(jī)圓滑地旋轉(zhuǎn)，所以，可實現(xiàn)高效化和高轉(zhuǎn)矩化。即，本發(fā)明在轉(zhuǎn)子5以規(guī)定間隔配置永久磁鐵31SA和31SB及永久磁鐵31NA和31NB，以比永久磁鐵31SA、31NA小的寬度構(gòu)成永久磁鐵31SB、31NB，使轉(zhuǎn)子5的發(fā)生磁動勢以近似正弦波形的2臺階的臺階狀山形分布。這樣，可形成感應(yīng)同步電動機(jī)的理想的發(fā)生磁動勢。
上述構(gòu)成的感應(yīng)同步電動機(jī)2與現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)同步電動機(jī)的比較結(jié)果表示于下述表2中。
表1比較數(shù)據(jù)

*僅上述失步轉(zhuǎn)矩測定是在60HZ-208V進(jìn)行的。
總磁通量記載了將現(xiàn)有形狀作為100時的值。
一般情況下，如發(fā)生磁動勢的面積(磁通量)大，則可認(rèn)為運動性能(運行效率)和輸出特性(失步轉(zhuǎn)矩)提高。如表1所示，在與電源60Hz/230V、運行轉(zhuǎn)矩3.4Nm相同的場合，輸入功率在現(xiàn)有技術(shù)的場合為1466W，而在本發(fā)明中為1418W，較低，效率在現(xiàn)有技術(shù)的場合為87.4％，而在本發(fā)明中為90.4％，得到改善。另外，失步轉(zhuǎn)矩(峰值轉(zhuǎn)矩)在現(xiàn)有技術(shù)的場合為4.9Nm，而在本發(fā)明中為6.6Nm，得到改善。總磁通量在現(xiàn)有技術(shù)的場合為100％，而在本發(fā)明中為91％。由該表可知，對于總磁通量少的本發(fā)明的發(fā)生磁動勢的形狀，運行效率/輸出特性都得到大幅度改善。
由此可知，感應(yīng)同步電動機(jī)2的運行特性提高是因為來自定子4側(cè)的轉(zhuǎn)子5的發(fā)生磁動勢的形狀大體為正弦波狀(分布成臺階狀)。另外，對于輸出特性(失步轉(zhuǎn)矩)，是因為轉(zhuǎn)子5的一個極的發(fā)生磁動勢的分布中沒有電角0°-10°、170°-180°區(qū)間的發(fā)生磁動勢(或在該區(qū)間磁動勢較少)，該旋轉(zhuǎn)角區(qū)間可提高磁阻轉(zhuǎn)矩，大幅度提高輸出特性(失步轉(zhuǎn)矩)。
由以上可知，即使總磁通量小，通過考慮永久磁鐵31的配置等，也可大幅度提高運行特性/輸出特性。另外，在減小總磁通量的場合，可減小嵌入到轉(zhuǎn)子5的永久磁鐵31，所以，可降低成本。
另一方面，圖10示出單相二極感應(yīng)同步電動機(jī)2的電路圖。如圖1所示，感應(yīng)同步電動機(jī)2具有由主繞組7A和輔助繞組7B構(gòu)成的定子繞組7。在輔助繞組7B的一方聯(lián)接串聯(lián)的運行電容器32及與該運行電容器32并聯(lián)的起動電容器33和起動開關(guān)33A的串聯(lián)電路。符號34為檢測線電流的電流感應(yīng)型的線電流檢測器，符號34A為在由線電流檢測器34檢測到預(yù)先設(shè)定的規(guī)定電流的場合斷開定子繞組7的電源供給的保護(hù)開關(guān)，符號AC2為單相交流商用電源。
下面由以上的構(gòu)成說明感應(yīng)同步電動機(jī)2的動作。在感應(yīng)同步電動機(jī)2停止的狀態(tài)下將起動開關(guān)33A閉合。當(dāng)閉合電源開關(guān)(保護(hù)開關(guān)34A)時，電流開始從單相交流商用電源AC2流到主繞組7A和輔助繞組7B，同時，由于在輔助繞組7B聯(lián)接起動電容器33和運行電容器32的并聯(lián)回路，所以，轉(zhuǎn)子5獲得所需起動轉(zhuǎn)矩開始朝規(guī)定旋轉(zhuǎn)方向起動。
此時，由于在轉(zhuǎn)子5形成分布成近似正弦波的2臺階的臺階狀山形的發(fā)生磁動勢，所以，轉(zhuǎn)子5相應(yīng)于流到定子繞組7的電流進(jìn)行感應(yīng)同步電動機(jī)2的起動運行。在轉(zhuǎn)子5以規(guī)定的轉(zhuǎn)速增速旋轉(zhuǎn)(在該場合為同步轉(zhuǎn)速的80％左右)時，打開起動開關(guān)33A，從回路斷開起動電容器33，僅由運行電容器32使感應(yīng)同步電動機(jī)2運行。這樣，從保護(hù)開關(guān)34A閉合的瞬間的起動時到同步運行的感應(yīng)同步電動機(jī)2的運行時，可由永久磁鐵31的近似臺階狀山形的正弦波的發(fā)生磁動勢以高效率/高轉(zhuǎn)矩進(jìn)行。
這樣，在電角0°-10°和170°-180°區(qū)間使嵌入轉(zhuǎn)子5的永久磁鐵31的一個極的發(fā)生磁動勢在峰值的10％以下，使電角10°-170°間的發(fā)生磁動勢以臺階狀分布，集中為正弦波狀。這樣，可有效地利用磁阻轉(zhuǎn)矩，減小轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不均，提高適當(dāng)?shù)妮敵鎏匦?失步轉(zhuǎn)矩)。因此，可以高效率/高轉(zhuǎn)矩運行感應(yīng)同步電動機(jī)2。
另外，由于使轉(zhuǎn)子5的籠型二次導(dǎo)體5B為帶扭斜的構(gòu)造，所以，可與現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)同步電動機(jī)一樣由單相電源容易地進(jìn)行自起動。這樣，也可由單相電源容易地使感應(yīng)同步電動機(jī)2自起動。另外，由于永久磁鐵31為稀土類磁鐵，所以，可極大地增大永久磁鐵31的磁通密度。
如將這樣的構(gòu)成的感應(yīng)同步電動機(jī)2搭載于空調(diào)機(jī)或電冰箱等的壓縮機(jī)，則可實現(xiàn)大幅度的低能耗化，并可降低成本。因此，可開發(fā)出例如適應(yīng)于近來的能耗限制等的商品。
圖11示出3相二極感應(yīng)同步電動機(jī)2A的電路圖。如圖11所示，感應(yīng)同步電動機(jī)2A具有由繞組41A、繞組41B、繞組41C構(gòu)成的三相定子繞組41。定子繞組41的各繞組41A、繞組41B、繞組41C通過電源開關(guān)42聯(lián)接到三相交流商用電源AC3。符號43為檢測線電流的電流感應(yīng)型線電流檢測器，分別設(shè)置在與各繞組41A、41B、41C聯(lián)接的配線。另外，電源開關(guān)42在由線電流檢測器43檢測到預(yù)先設(shè)定的規(guī)定電流時，兼作切斷定子繞組7的電源供給的保護(hù)開關(guān)。
下面，說明感應(yīng)同步電動機(jī)2A的動作。當(dāng)閉合電源開關(guān)42時，在繞組41A、繞組41B、繞組41C中流過三相電流，由發(fā)生磁動勢使轉(zhuǎn)子5朝規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向起動。此時，在轉(zhuǎn)子5形成與上述一樣分布成近似正弦波的2臺階的臺階狀山形的發(fā)生磁動勢，所以，轉(zhuǎn)子5對流過定子繞組41的電流作出反應(yīng)，進(jìn)行感應(yīng)同步電動機(jī)2A的起動運行。
在定子繞組41加上三相正弦波交流(三相交流商用電源AC)，由永久磁鐵31的發(fā)生磁動勢使轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)，所以，可與現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)同步電動要素同樣地進(jìn)行自起動。另外，運行時，可由嵌入到轉(zhuǎn)子5的永久磁鐵31的發(fā)生磁動勢進(jìn)行同步運行。
這樣，3相二極感應(yīng)同步電動機(jī)2A也可與上述一樣，在電角0°-10°和170°-180°區(qū)間使嵌入轉(zhuǎn)子5的永久磁鐵31的一個極的發(fā)生磁動勢在峰值的10％以下，使電角10°-170°間的發(fā)生磁動勢以臺階狀分布，集中為正弦波狀。這樣，與單相二極感應(yīng)同步電動機(jī)2一樣，3相二極的感應(yīng)同步電動機(jī)2A也可有效地利用磁阻轉(zhuǎn)矩，減小轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不均，提高適當(dāng)?shù)妮敵鎏匦?失步轉(zhuǎn)矩)。因此，可以高效率/高轉(zhuǎn)矩運行感應(yīng)同步電動機(jī)2A。
在實施例中，由2個永久磁鐵31SA、31SB構(gòu)成轉(zhuǎn)子5一側(cè)的一個極的永久磁鐵31，由2個永久磁鐵31NA、31NB構(gòu)成另一側(cè)的一個極的永久磁鐵31，但不限于此，即使在轉(zhuǎn)子5一側(cè)的一個極的永久磁鐵31和另一側(cè)的一個極設(shè)置多片永久磁鐵31，使在電角10°-170°、190°-350°間的發(fā)生磁動勢分布成2臺階以上的臺階狀，更與正弦波狀近似，本發(fā)明也有效。
如以上詳細(xì)說明的那樣按照第1項發(fā)明，感應(yīng)同步電動機(jī)由具有定子繞組的定子和在該定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，具有設(shè)于構(gòu)成該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁軛部的周邊部的籠型二次導(dǎo)體和嵌入到轉(zhuǎn)子磁軛部的二極構(gòu)成的永久磁鐵，其中，在電角0°和180°附近的規(guī)定范圍，使轉(zhuǎn)子的一個極的發(fā)生磁動勢在峰值的10％以下，所以，通過例如第2項發(fā)明那樣將10％以下的范圍設(shè)為電角0°-10°和170°-180°，可將轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢集中在電角0°-10°和170°-180°以外的10°-170°間。這樣，可確保大的磁阻轉(zhuǎn)矩，所以，可實現(xiàn)感應(yīng)同步電動機(jī)的高效率/高轉(zhuǎn)矩化。
按照第3項發(fā)明，在第1項或第2項發(fā)明的基礎(chǔ)上，使上述10％以下的范圍以外的電角范圍的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢分布成正弦波狀，所以，可使轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)圓滑地進(jìn)行。這樣，可有效地利用磁阻轉(zhuǎn)矩。
按照第4項發(fā)明，在第1項或第2項發(fā)明的基礎(chǔ)上，使上述10％以下的范圍以外的電角范圍的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢分布成2臺階以上的臺階狀山形，所以，可使在轉(zhuǎn)子磁軛部嵌入二極構(gòu)成的永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢接近正弦波。這樣，可實現(xiàn)高效/高轉(zhuǎn)矩化而不過多損害轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢效果。
特別是如使發(fā)生磁動勢成為以例如2臺階以上的帶臺階的臺階狀山形分布的形狀，則可進(jìn)一步提高高效/高轉(zhuǎn)矩化的有效性。
另外，按照第5項發(fā)明，在第1項、第2項、第3項、或第4項發(fā)明的基礎(chǔ)上，將感應(yīng)同步電動機(jī)搭載于壓縮機(jī)，所以，通過如第6項發(fā)明那樣將壓縮機(jī)用于空調(diào)機(jī)或電冰箱，可實現(xiàn)低能耗化。這樣，可開發(fā)出例如適應(yīng)于近來的能耗限制等的商品。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)同步電動機(jī)，由具有定子繞組的定子和在該定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，具有設(shè)于構(gòu)成該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁軛部的周邊部的籠型二次導(dǎo)體和嵌入到上述轉(zhuǎn)子磁軛部的二極構(gòu)成的永久磁鐵，其特征在于在電角0°和180°附近的規(guī)定范圍，使轉(zhuǎn)子的一個極的發(fā)生磁動勢在峰值的10％以下。
2.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)同步電動機(jī)，其特征在于使上述10％以下的范圍為電角0°-10°和170°-180°。
3.如權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)同步電動機(jī)，其特征在于使上述10％以下的范圍以外的電角范圍的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢分布成正弦波狀。
4.如權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)同步電動機(jī)，其特征在于使10％以下的范圍以外的電角范圍的上述轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢分布成2臺階以上的臺階狀山形。
5.如權(quán)利要求1、2、3、或4所述的感應(yīng)同步電動機(jī)，其特征在于搭載于壓縮機(jī)。
6.如權(quán)利要求5所述的感應(yīng)同步電動機(jī)，其特征在于壓縮機(jī)用于空調(diào)機(jī)或電冰箱。
全文摘要
感應(yīng)同步電動機(jī)2由具有定子繞組7的定子4和在該定子4內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子5構(gòu)成,在構(gòu)成轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)子磁軛部5A的周邊部設(shè)置籠型二次導(dǎo)體5B。在轉(zhuǎn)子磁軛部5A嵌入二極構(gòu)成的永久磁鐵31。在電角0°和180°附近的規(guī)定范圍,使轉(zhuǎn)子的一個極的發(fā)生磁動勢在峰值的10%以下。這樣,可將具有二極構(gòu)成的的永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的發(fā)生磁動勢集中,實現(xiàn)大的磁阻轉(zhuǎn)矩,高效率化。
文檔編號H02K21/14GK1368784SQ0112523
公開日2002年9月11日 申請日期2001年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月30日
發(fā)明者簗島俊人, 新井和彥, 竹澤正昭, 山下將德, 五十嵐惠司郎, 村田榮一, 中山善友, 小磯繁美, 小野寺升 申請人:三洋電機(jī)株式會社