(57)【要約】【課題】固定子巻線が集中巻の場合において補助巻線に発生する銅損を低減し、高効率に駆動できる単相誘導電動機を得る。【解決手段】単相誘導電動機１００は、複数のティース部６０を有する固定子鉄心６、ティース部６０のそれぞれに巻回された集中巻きの複数のコイル部４０を具備する固定子巻線５０、並びにコンデンサ２８を有する固定子２とを備え、複数のティース部６０は、周方向に交互に配置された主巻線ティース部７および補助巻線ティース部８からなり、回転子３の回転軸４に垂直なスロットの断面において、主巻線ティース部７における回転軸４を通る中心線と主巻線ティース部７に隣り合う補助巻線ティース部８における回転軸４を通る中心線とがなす角の２等分線よりも補助巻線ティース部８側のスロットの第１の断面における断面積は、２等分線よりも主巻線ティース部７側のスロットの第２の断面における断面積よりも大きいものである。【選択図】        図３
2018038108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のコアバック部、および前記コアバック部の内周に周方向に配列されそれぞれ前記コアバック部から径方向内方に延設された複数のティース部を有する固定子鉄心、前記ティース部のそれぞれに巻回された集中巻きのコイル部を具備する固定子巻線、並びにコンデンサを有する固定子と、
前記固定子鉄心の内径側に回転自在に配設された回転子と、を備え、
前記複数のティース部のそれぞれは、前記コアバック部から径方向内方に延設され前記コイル部が巻回されたティース基部と、前記ティース基部の内径側端部に配置されたティース先端部と、前記ティース先端部から周方向両側に延設され隣り合う前記ティース部と周方向端部が離間しているティース鍔部とを有し、
前記固定子には、隣り合う２つの前記ティース部の前記ティース鍔部の周方向端部における外径側の角部同士をつなぐ面と前記面よりも外径側における固定子鉄心とで囲まれたスロットが形成され、
前記複数のティース部は、周方向に交互に配置された主巻線ティース部および補助巻線ティース部からなり、
前記回転子の回転軸線に垂直な前記スロットの断面において、前記主巻線ティース部における前記回転軸線を通る中心線と前記主巻線ティース部に隣り合う前記補助巻線ティース部における前記回転軸線を通る中心線とがなす角の２等分線よりも前記補助巻線ティース部側の前記スロットの第１の断面における断面積は、前記２等分線よりも前記主巻線ティース部側の前記スロットの第２の断面における断面積よりも大きく、
前記第１の断面に密に配置され前記補助巻線ティース部に巻回された前記コイル部と前記コンデンサとが直列に接続された直列体は、前記第２の断面に密に配置され前記主巻線ティース部に巻回された前記コイル部と並列に接続されている単相誘導電動機。
【請求項２】
前記回転子の回転軸線に垂直な断面において、前記ティース基部の周方向側面および前記ティース鍔部における外径側の面の交点と前記回転軸線とを含む面によって前記ティース鍔部が切断された断面の径方向長さを鍔部厚みとするとき、前記補助巻線ティース部の前記鍔部厚みが、前記主巻線ティース部の前記鍔部厚みよりも小さい請求項１に記載の単相誘導電動機。
【請求項３】
前記補助巻線ティース部の前記ティース基部における周方向幅は、前記主巻線ティース部の前記ティース基部における周方向幅よりも小さく、
前記補助巻線ティース部の前記ティース鍔部における周方向両端部の先端角度は、前記主巻線ティース部の前記ティース鍔部における周方向両端部の先端角度よりも小さい請求項１または請求項２に記載の単相誘導電動機。
【請求項４】
前記主巻線ティース部の前記ティース鍔部における周方向両端部の先端角度は、前記主巻線ティース部における前記回転軸線を通る中心線と前記主巻線ティース部に隣り合う前記補助巻線ティース部における前記回転軸線を通る中心線とがなす角よりも大きい請求項３に記載の単相誘導電動機。
【請求項５】
前記ティース部の前記ティース先端部における内径側の面上の点から前記回転軸線への垂線が前記固定子と前記回転子との間の空隙を横切る長さを空隙長としたとき、前記主巻線ティース部の空隙長の平均値よりも前記補助巻線ティース部の空隙長の平均値が大きい請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の単相誘導電動機。
【請求項６】
前記補助巻線ティース部の前記ティース鍔部における前記空隙長が、前記主巻線ティース部の前記ティース鍔部における前記空隙長よりも大きい請求項５に記載の単相誘導電動機。
【請求項７】
前記主巻線ティース部および前記補助巻線ティース部は、磁性材料からなり、
前記補助巻線ティース部の比透磁率は、前記主巻線ティース部の比透磁率よりも小さい請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の単相誘導電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は単相誘導電動機の固定子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、主巻線コイルおよび補助巻線コイルを含む固定子巻線とコンデンサとを具備する単相誘導電動機において、主巻線コイルが巻回される主巻線ティースの磁気飽和を防ぐため、ティース先端部の鍔部がティース基部の周方向幅の１／２以上に形成された単相誘導電動機が開示されている（例えば、特許文献１）。この単相誘導電動機では、固定子巻線を集中巻で巻回して構成されることによって、小型化を実現しつつ、磁気飽和による高調波電流の発生を抑制して振動および電磁音を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３０８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、高速域を定格速度とする大容量の単相誘導電動機の場合には、滑りが小さい時にコンデンサ容量と補助巻線コイルとのインダクタンスとによって発生するＬＣ共振により補助巻線コイルに流れる電流が増加して効率が低下するという問題があった。
このため、従来の単相誘導電動機では、コンデンサ容量と補助巻線コイルのインダクタンスとを小さくするために、インダクタンスが集中巻よりも小さくなる分布巻で固定子巻線が巻回され、補助巻線コイルに流れる電流の増加を防止する対策が取られていた。
【０００５】
しかしながら、分布巻の単相誘導電動機の固定子は、固定子巻線の軸方向端部に位置するコイルエンドが軸方向に大きく膨らむため、巻線の銅の使用量が増加し、１次銅損が増えて効率が低下する課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、単相誘導電動機の固定子巻線が集中巻の場合において補助巻線に発生する銅損を低減し、高効率に駆動できる単相誘導電動機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る単相誘導電動機は、
円筒状のコアバック部、およびコアバック部の内周に周方向に配列されそれぞれコアバック部から径方向内方に延設された複数のティース部を有する固定子鉄心、ティース部のそれぞれに巻回された集中巻きの複数のコイル部を具備する固定子巻線、並びにコンデンサを有する固定子と、
固定子鉄心の内径側に回転自在に配設された回転子と、を備え、
複数のティース部のそれぞれは、コアバック部から径方向内方に延設されコイル部が巻回されたティース基部と、ティース基部の内径側端部に配置された先端部と、先端部から周方向両側に延設され隣り合う前記ティース部と周方向端部が離間している鍔部とを有し、
固定子には、隣り合う２つのティース部の鍔部の周方向端部における外径側の角部同士をつなぐ面と面よりも外径側における固定子鉄心とで囲まれたスロットが形成され、
複数のティース部は、周方向に交互に配置された主巻線ティース部および補助巻線ティース部からなり、
回転子の回転軸に垂直なスロットの断面において、主巻線ティース部における回転軸を通る中心線と主巻線ティース部に隣り合う補助巻線ティース部における回転軸を通る中心線とがなす角の２等分線よりも補助巻線ティース部側のスロットの第１の断面における断面積は、２等分線よりも主巻線ティース部側のスロットの第２の断面における断面積よりも大きく、
第１の断面に密に配置され補助巻線ティース部に巻回されたコイル部とコンデンサとが直列に接続された直列体は、第２の断面に密に配置され主巻線ティース部に巻回されたコイル部と並列に接続されている単相誘導電動機。
いものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成された単相誘導電動機において、第２の断面の断面積が第１の断面の断面積よりも大きいため、第１の断面の断面積と第２の断面の断面積とが等しい場合の補助巻線ティース部に巻回されたコイル部の抵抗に対して、補助巻線ティース部に巻回されたコイル部の抵抗が小さくなる。このため、補助巻線に発生する銅損を低減でき、高効率に駆動できる単相誘導電動機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における単相誘導電動機を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における単相誘導電動機の図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面図における固定子の要部を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における単相誘導電動機の回路図である。
【図５】この発明の実施の形態１における単相誘導電動機の回転子の斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１における単相誘導電動機の回転子のＡ−Ａ断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における固定子のティース部の要部を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における固定子のティース先端部の要部を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２における単相誘導電動機の固定子のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における固定子の要部を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３における単相誘導電動機の固定子のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における固定子の要部を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態３における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係を示した図である。
【図１４】この発明の実施の形態３における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係の別の例を示した図である。
【図１５】この発明の実施の形態４における単相誘導電動機の固定子のＡ−Ａ断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態４における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における要部を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態４における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係を示した図である。
【図１８】この発明の実施の形態５における単相誘導電動機の固定子のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る単相誘導電動機について、図１から図８を用いて説明する。
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における単相誘導電動機を示す縦断面図である。なお、縦断面図とは、単相誘導電動機１００の回転中心を含む平面における断面図である。図１における単相誘導電動機１００は、単相交流電源により駆動される誘導電動機である。図１において、単相誘導電動機１００は、円環状の固定子２と、固定子２の内径側に配置され、固定子２に対して回転自在に配設された回転子３と、固定子２及び回転子３を支持するフレーム１とを有している。回転子３は、回転軸４に固定されている。フレーム１の中心線と回転軸４の中心線である回転軸線とが一致して同軸に配置されている。回転子３は、スリーブ５を介してフレーム１に回転自在に支持されている。
【００１１】
図２は、本実施の形態における単相誘導電動機の図１におけるＡ−Ａ断面図である。固定子２は、回転子３の外径側を囲む円環状の固定子鉄心６、固定子巻線５０、および図示しないコンデンサ２８を有する。固定子２は、フレーム１の内周に嵌め合わされて支持されており、回転子３と同軸に配置されている。回転子３は、固定子鉄心６の内径側に回転自在に配設されている。
【００１２】
固定子鉄心６は、磁性体からなる複数枚の電磁鋼板によって回転軸４の回転軸線方向に積層されて構成されている。また、固定子鉄心６は、円筒状のコアバック部１２と、８個のティース部６０とを有する。それぞれのティース部６０は、コアバック部１２の内周に周方向に互いに間隔をおいて配列され、それぞれコアバック部１２から径方向内方に延設されている。図２においては、ティース部６０の間隔は等間隔となっている。それぞれのティース部６０の中心線１１の延長は、回転子３の中心１３である回転軸線を通る。８個のティース部６０は、４個の主巻線ティース部７および４個の補助巻線ティース部８からなる。主巻線ティース部７と補助巻線ティース部８とは、周方向に交互に配置されている。したがって、単相誘導電動機１においては、ティース部６０の個数は２の倍数となる。
【００１３】
固定子巻線５０は、８個のティース部６０のそれぞれに巻回された集中巻きの８個のコイル部４０を具備する。８個のコイル部４０は、４個の主巻線コイル部９−１と４個の補助巻線コイル部１０−１とからなる。４個の主巻線コイル部９−１は、それぞれ主巻線ティース部７に巻回されている。４個の補助巻線コイル部１０−１は、それぞれ補助巻線ティース部８に巻回されている。したがって、主巻線９と補助巻線１０とは、周方向に等間隔に交互に配置されている。
図２では、主巻線ティース部７をＭとし、補助巻線ティース部８をＳで表している。また、Ｍ−およびＳ−の「−」は、磁束の向きが反対であることを示す。例えば、巻線方向が反対の場合や電流の通電方向を反対にすることで磁束の向きが反対となる。紙面垂直方向から見て反時計回りに、Ｍ、Ｓ−、Ｍ−、Ｓの順にコイル部４０が配置されている。
【００１４】
そして、４個の主巻線コイル部９−１が結線されて主巻線９を構成し、４個の補助巻線コイル部１０−１が結線されて補助巻線１０を構成する。そして、主巻線９と補助巻線１０とが結線されて、固定子巻線５０が構成されている。
主巻線９および補助巻線１０への通電によって、固定子２に回転磁界が発生する。回転子３は、固定子２の回転磁界によって回転軸４の回転軸線を中心に回転する。
【００１５】
図３は、本実施の形態における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面図における固定子の要部を示す図である。図３において、主巻線ティース部７は、所定の周方向幅１８を有する主巻線ティース基部１７と、主巻線ティース基部１７の内径側端部に配置された主巻線ティース先端部１９と、主巻線ティース先端部１９から周方向両側に延設され隣り合うティース部６０と周方向端部が離間している主巻線ティース鍔部２０とを有する。主巻線ティース鍔部２０は、径方向厚みが主巻線ティース先端部１９からの延設方向に向かうにつれて漸次小さくなっている。
【００１６】
同様に、補助巻線ティース部８も、所定の周方向幅２４を有する補助巻線ティース基部２３と、補助巻線ティース基部２３の内径側端部に配置された補助巻線ティース先端部２５と、補助巻線ティース先端部２５から周方向両側に延設され隣り合うティース部６０と周方向端部が離間している補助巻線ティース鍔部２６とを有する。補助巻線ティース鍔部２６は、径方向厚みが補助巻線ティース先端部２５からの延設方向に向かうにつれて漸次小さくなっている。
【００１７】
すなわち、８個のティース部６０のそれぞれは、コアバック部１２から径方向内方に延設されコイル部４０が巻回されたティース基部１７、２３と、ティース基部１７、２３の内径側端部に配置されたティース先端部１９、２５と、先端部から周方向両側に延設され隣り合うティース部６０と周方向端部が離間しているティース鍔部２０、２６とを有する。
【００１８】
本実施の形態に係る固定子２は、８個のティースを有するため、主巻線ティースの中心線１５と補助巻線ティースの中心線２１のなす角は、機械角で４５°となる。
【００１９】
ここで、図３を用いて、スロット断面積の定義を説明する。
固定子２には、主巻線ティース鍔部２０の周方向端部における外径側の角部Ａと、主巻線ティース鍔部２０と隣り合う補助巻線ティース鍔部２６の周方向端部における外径側の角部Ｂとをつなぐ面と、前記面よりも外径側における固定子鉄心とで囲まれたスロットが形成されている。
【００２０】
そして、回転子３の回転軸線に垂直なスロットの断面において、補助巻線１０が巻かれるスロットの断面２２における断面積Ａｓは、主巻線ティース部７における回転軸線を通る中心線１５と、主巻線ティース部７に隣り合う補助巻線ティース部８における回転軸線を通る中心線２１とがなす角の２等分線、すなわち、中心線１５から時計回りに２２．５°回転した線であり、中心線２１から２２．５°反時計回りに回転した線である２等分線１４よりも、補助巻線ティース部８側のスロットの第１の断面２２における断面積である。
また、回転子３の回転軸線に垂直なスロットの断面において、主巻線９が巻かれるスロットの断面１６における断面積Ａｍは、２等分線１４よりも主巻線ティース部７側のスロットの第２の断面１６における断面積である。
【００２１】
４個の主巻線コイル部９−１は、それぞれスロットの第２の断面１６に密に配置され主巻線ティース部７に巻回されている。４個の補助巻線コイル部１０−１は、それぞれスロットの第１の断面２２に密に配置され補助巻線ティース部８に巻回されている。ここで、「コイル部がスロットの断面に密に配置されている」とは、コイル部６０が、スロットの第１の断面２２または第２の断面１６に可能な限り収まるように配置されていることを意味する。
【００２２】
図４は、本実施の形態における単相誘導電動機の回路図である。４個の補助巻線コイル部１０−１からなる補助巻線１０とコンデンサ２８とが直列に接続された直列体は、４個の主巻線コイル部９−１からなる主巻線９、および単相交流電源２７とそれぞれ並列に接続されている。
また、補助巻線９に流れる補助巻線電流Ｉｓは、コンデンサ２８によって主巻線に流れる主巻線電流Ｉｍよりも電流位相が９０°程度進んでいる。これによって、Ｍ、Ｓ−、Ｍ −、Ｓの回転方向に回転磁界が生じる。主巻線電流Ｉｍに対して補助巻線電流Ｉｓの位相が９０°進んでいる時に理想的な回転磁界が得られる。
【００２３】
図５は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子の斜視図である。図５に示す回転子３は、円筒形の回転子鉄心２９と、回転子鉄心２９の外周面側に周方向に等間隔に並べられた複数の導体棒３０と、複数の導体棒３０を回転子鉄心２９の軸方向両端で短絡させる短絡環３１とからなる。
短絡環３１は、アルミニウムまたは銅などの導体からなり、各導体棒３０を回転子３の軸方向両端で短絡させている。
【００２４】
導体棒３０は、アルミニウムまたは銅などの導体からなり、回転子鉄心２９の溝部に挿入されている。また、導体棒３０には、導体棒３０が回転軸線に対して一定の角度を有するスキューがかかっている。
導体棒３０および短絡環３１は、回転子鉄心２９の溝部４１および軸方向両端部に溶融した金属が流し込まれるダイカスト製法によって製作されても良い。また、金属棒を隣り合う回転子鉄心２９の溝部４１に挿入し、金属棒の両端が金属製の短絡環３１に半田付け、またはろう付けされて作成されても良い。さらに、導体棒３０の抵抗を低減するために、銅からなる棒のように抵抗率の低い金属棒を回転子鉄心２９の溝部４１に挿入し、その後、ダイカストで導体棒３０と短絡環３１とが作成されても良い。
【００２５】
図６は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子のＡ−Ａ断面図である。回転子鉄心２９は、磁性体からなる複数枚の電磁鋼板によって回転軸４の回転軸線方向に積層されて構成されている。また、回転子鉄心２９は、回転軸４の外周面に嵌め合わされた円環状のバックヨーク部３２と、バックヨーク部３２から径方向外側へそれぞれ突出し、回転子鉄心２９の周方向について互いに間隔を置いて配置された複数の回転子ティース部３３とを有している。各回転子ティース部３３は、回転子鉄心２９の周方向について等間隔に配置されている。
【００２６】
図７は、本実施の形態における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における固定子のティース部の要部を示す図である。図７の断面において、主巻線ティース部７の鍔部厚みｈ１は、主巻線ティース基部１７の周方向側面および主巻線ティース鍔部２０における外径側の面の交点Ｍ１と回転軸線とを含む面によって主巻線ティース先端部１９が切断された断面の径方向長さで定義される。同様に、補助巻線ティース部８の鍔部厚みｈ２は、補助巻線ティース基部２３の周方向側面および補助巻線ティース鍔部２６における外径側の面の交点Ｍ２と回転軸線とを含む面によって補助巻線ティース先端部２５が切断された断面の径方向長さで定義される。
【００２７】
図８は、本実施の形態における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における固定子のティース先端部の要部を示す図である。図８において、回転子３に対向する面である主巻線ティース先端面３８および補助巻線ティース先端面３９は、それぞれ主巻線ティース先端部１９および補助巻線ティース先端部２６の内周面で形成され、回転子３の表面からの距離が一定となるような円弧状で構成されている。そして、主巻線ティース先端面３８が作る円周面３４の半径は、補助巻線ティース先端面３９が作る円周面の半径と等しくなっている。なお、補助巻線ティース先端面３９が作る円周面の半径は、主巻線ティース先端面３８の円周面３４の半径と異なっていても良い。また、後述するように、補助巻線ティース部８の鍔部厚みｈ２は、主巻線ティース部７の鍔部厚みｈ１よりも小さくなっている。
【００２８】
補助巻線ティース部８の鍔部厚みｈ２が主巻線ティース部７の鍔部厚みｈ１よりも小さいため、図３における第１の断面２２の断面積である補助巻線１０が巻かれるスロットの断面２２における断面積Ａｓが、第２の断面１６の断面積である主巻線９が巻かれるスロットの断面１６における断面積Ａｍよりも大きくなり同一の補助巻線コイル部１０−１の巻数において巻線の線径を大きくでき、補助巻線１０の抵抗を小さくできる。
【００２９】
また、従来の単相誘導電動機では、滑りが小さい高速駆動時に、補助巻線１０とコンデンサ２８とにＬＣ共振が発生して補助巻線電流Ｉｓが増加する。このため、補助巻線１０の銅損が増加して効率が低下するという課題がある。
本実施の形態に係る単相誘導電動機１００では、補助巻線１０の巻数を変更せずに補助巻線１０の抵抗を下げることができ、滑りが小さい高速駆動時の補助巻線１０の銅損が低減される。
【００３０】
実施の形態２．
次に、実施の形態１の別形態を、実施の形態２以降において図９から図１８を用いて説明する。
【００３１】
図９は、この発明を実施するための実施の形態２における単相誘導電動機の固定子のＡ−Ａ断面図である。図１０は、本実施の形態における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における固定子の要部を示す図である。
図９および図１０において、本実施の形態に係る単相誘導電動機１０１は、実施の形態１に係る単相誘導電動機１００と、以下に述べる点で異なる。
【００３２】
図１０において、補助巻線ティース鍔部２６の周方向両端部の先端角度θ２は、主巻線ティース鍔部２０の周方向両端部の先端角度θ１よりも小さい。また、主巻線ティース鍔部２０の先端角度θ１は、主巻線ティース部７の中心線１５と補助巻線ティース部８の中心線２１とがなす角度である４５°よりも大きい。そして、補助巻線ティース部８の補助巻線ティース基部２３における周方向幅２４は、主巻線ティース部７の主巻線ティース基部１７における周方向幅１８よりも小さくなっている。
したがって、θ２を小さくしても、実施の形態１のスロット面積Ａｓ２２よりも、スロット面積Ａｓ２２を大きくできる。
【００３３】
なお、図１０のように、主巻線ティース鍔部２０が、主巻線ティース部７の中心線１５と補助巻線ティース部８の中心線２１とがなす角の２等分線１４を補助巻線ティース部８側に超えた場合でも、実施の形態１と同様に、補助巻線１０が巻かれるスロットの断面２２における断面積Ａｓは、２等分線１４よりも補助巻線ティース部８側のスロットの第１の断面２２における断面積である。主巻線９が巻かれるスロットの断面１６における断面積Ａｍは、２等分線１４よりも主巻線ティース部７側のスロットの第２の断面１６における断面積である。
したがって、補助巻線１０の巻数を変更せずに補助巻線１０の線径を増加させることによって、補助巻線１０の抵抗を実施の形態１の場合よりも低減することができる。このため、補助巻線１０に流れる電流Ｉｓが大きい高速駆動時でも、高効率な単相誘導電動機を実現できる。
【００３４】
実施の形態３．
図１１は、この発明を実施するための実施の形態３における単相誘導電動機の固定子のＡ−Ａ断面図である。図１２は、本実施の形態における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における固定子の要部を示す図である。
図１１および図１２において、本実施の形態に係る単相誘導電動機１０２は、実施の形態１に係る単相誘導電動機１００と、以下に述べる点で異なる。
【００３５】
図１２において、主巻線ティース先端部１９または主巻線ティース鍔部２０における内径側の面上の点から回転軸線への垂線が、固定子２と回転子３との間の空隙である主巻線ティース空隙３５を横切る長さを主巻線ティース空隙長ｇｍと定義する。また、補助巻線ティース先端部２５または補助巻線ティース鍔部２６における内径側の面上の点から回転軸線への垂線が、固定子２と回転子３との間の空隙である補助巻線ティース空隙３６を横切る長さを補助巻線ティース空隙長ｇｓと定義する。ｇｍａｖｅ＝∫ｇｍ・ｄθ/θ１により定義される主巻線ティース平均空隙長ｇｍａｖｅは、ｇｓａｖｅ＝∫ｇｓ・ｄθ/θ２により定義される補助巻線ティース平均空隙長ｇｓａｖｅよりも小さくなる。すなわち、補助巻線ティース部の空隙長の平均値である補助巻線ティース平均空隙長ｇｓａｖｅは、主巻線ティース部の空隙長の平均値である主巻線ティース平均空隙長ｇｍａｖｅよりも大きい。
【００３６】
図１３は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係を示した図である。図１３において、横軸は、回転子の回転角度を表し、縦軸は、固定子２と回転子３との空隙長を表す。本実施の形態では、主巻線ティース空隙長ｇｍと補助巻線ティース空隙長ｇｓとが、回転子３の回転角度によって変化しないため、ｇｍ＝ｇｍａｖｅ、ｇｓ＝ｇｓａｖｅとなる。また、補助巻線ティース部８の空隙長ｇｓは、主巻線ティース部７の空隙長ｇｍ以上である。
【００３７】
図１４は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係の別の例を示した図である。図１４において、図１３と同様に、横軸は、回転子の回転角度を表し、縦軸は、固定子２と回転子３との空隙長を表す。図１４のように、ｇｍとｇｓは回転角度に対して変動しても良く、ｇｍａｖｅがｇｓａｖｅよりも小さいならば、ｇｍがｇｓを上回る角度があっても良い。
【００３８】
補助巻線ティース平均空隙長ｇｓａｖｅの方が大きい時には、主巻線ティース平均空隙長ｇｍａｖｅと補助巻線ティース平均空隙長ｇｓａｖｅとが等しい時よりも、補助巻線１０のインダクタンスＬｓが小さくなる。よって、補助巻線１０とコンデンサ２８とのＬＣ共振の周波数ω＝１／√（Ｌｓ・Ｃ）が大きくなる。このため、滑りが小さい時でも補助巻線１０の電流の増加を防ぐことができる。よって、銅損が低減され高効率な単相誘導電動機を実現できる。
【００３９】
実施の形態４．
図１５は、この発明を実施するための実施の形態４における単相誘導電動機の固定子のＡ−Ａ断面図である。図１６は、本実施の形態における単相誘導電動機のＡ−Ａ断面における固定子の要部を示す図である。
図１５および図１６において、本実施の形態に係る単相誘導電動機１０３は、実施の形態１に係る単相誘導電動機１００と、以下に述べる点で異なる。
【００４０】
図１６において、本実施の形態では、補助巻線ティース鍔部２６のｇｓは、主巻線ティース鍔部２０のｇｍよりも大きくなる。なお、主巻線ティース空隙長ｇｍ、補助巻線ティース空隙長ｇｓ、主巻線ティース平均空隙長ｇｍａｖｅ、および補助巻線ティース平均空隙長ｇｓａｖｅの定義は、実施の形態３と同様である。
【００４１】
図１７は、本実施の形態における単相誘導電動機の回転子の回転角度と空隙長との関係を示した図である。本実施の形態では、主巻線ティース空隙長ｇｍは一様で、補助巻線ティース先端部２５における補助巻線ティース空隙長ｇｓがｇｍと等しい。このため、ｇｍａｖｅがｇｓａｖｅよりも小さくなる。よって、実施の形態３と同様に、銅損が低減され高効率な単相誘導電動機を実現できる。
また、補助巻線ティース鍔部２６のｇｓは、主巻線ティース鍔部２０のｇｍよりも大きくなっているため、回転子３の回転角度に対して、固定子２における主巻線９または補助巻線１０と鎖交する磁束の変化が小さくなる。したがって、磁束の変化で生じる通電時のトルク脈動を小さくすることができる。
【００４２】
実施の形態５．
図１８は、この発明を実施するための実施の形態５における単相誘導電動機の固定子のＡ−Ａ断面図である。
図１８において、本実施の形態に係る単相誘導電動機１０４は、実施の形態１に係る単相誘導電動機１００と、以下に述べる点で異なる。
【００４３】
図１８において、補助巻線ティース部８を構成する磁性材料３７は、主巻線ティース部７を構成する磁性材料の比透磁率よりも低くなっている。補助巻線ティース部８の磁性材料３７は、打抜き加工やかしめ加工による磁気特性の加工劣化によって、比透磁率を低下させた物を用いても良い。このため、主巻線ティース部７と同じ比透磁率の磁性材料で構成した時よりも補助巻線１０のインダクタンスが下がり、コンデンサ２８の容量と補助巻線１０の巻数とが変化しない場合には、補助巻線１０とコンデンサ２８とのＬＣ共振周波数が大きくなる。この場合、コンデンサ２８と補助巻線１０とが共振する回転速度が単相誘導電動機１０４の同期速度よりも高くなる。このため、単相誘導電動機１０４の滑りが小さい時でも補助巻線１０の電流の増加を防ぐことができる。したがって、滑りが小さい時の補助巻線１０の銅損を低減することができ、高効率な単相誘導電動機を実現できる。
【００４４】
なお、実施の形態１から５に係る単相誘導電動機１００から１０４は、適宜組み合わせて単相誘導電動機に用いてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  フレーム、  ２  固定子、  ３  回転子、  ４  回転軸、  ５  スリーブ、  ６  固定子鉄心、  ７  主巻線ティース部、  ８  補助巻線ティース部、  ９  主巻線、  ９−１  主巻線コイル部、  １０  補助巻線、  １０−１  補助巻線コイル部、  １１  中心線、  １２  コアバック部、  １３  中心、  １４  ２等分線、  １５  主巻線ティース部の中心線、  １６  主巻線が巻かれるスロットの断面（第２の断面）、  １７  主巻線ティース基部、  １８  主巻線ティース部の周方向幅、  １９  主巻線ティース先端部、  ２０  主巻線ティース鍔部、  ２１  補助巻線ティース部の中心線、  ２２  補助巻線が巻かれるスロットの断面（第１の断面）、  ２３  補助巻線ティース基部、  ２４  補助巻線ティース部の周方向幅、  ２５  補助巻線ティース先端部、  ２６  補助巻線ティース鍔部、  ２７  単相交流電源、  ２８  コンデンサ、  ２９  回転子鉄心、  ３０  導体棒、  ３１  短絡環、  ３２  バックヨーク、  ３３  回転子ティース、  ３４  主巻線ティース先端面が作る円周面、  ３５  主巻線ティース空隙、  ３６  補助巻線ティース空隙、  ３７  主巻線ティースを構成する材料よりも比透磁率が低い磁性材料、  ３８  主巻線ティース先端面、  ３９  補助巻線ティース先端面、  ４０  コイル部、  ４１  溝部、  ５０  固定子巻線、  ６０  ティース部、  １００、１０１、１０２、１０３、１０４  単相誘導電動機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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