本發(fā)明的實施方式涉及感應(yīng)電動機。

背景技術(shù)：

作為感應(yīng)電動機，知曉所謂的使用了籠型轉(zhuǎn)子的籠型感應(yīng)電機。該籠型感應(yīng)電動機包括：定子，在具有多個定子槽的大致圓筒狀的定子鐵芯配置有定子線圈；以及轉(zhuǎn)子，與定子相比，設(shè)置在徑方向內(nèi)側(cè)，并設(shè)置成相對于定子旋轉(zhuǎn)自如。

轉(zhuǎn)子具有旋轉(zhuǎn)軸以及外嵌固定于該旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子鐵芯。在轉(zhuǎn)子鐵芯上呈放射狀地配置有沿著徑方向延伸的多個轉(zhuǎn)子齒，并在周方向上鄰接的轉(zhuǎn)子齒之間形成有轉(zhuǎn)子槽。在該轉(zhuǎn)子槽中配置有轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(導(dǎo)體條)。在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的軸方向兩端設(shè)置有端環(huán)，該端環(huán)以環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸的周圍的方式形成為環(huán)狀。這些轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)構(gòu)成為二次導(dǎo)體。

而且，通過在定子側(cè)產(chǎn)生的磁場、與基于該磁場在二次導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的相互作用，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

近年來，正在進行感應(yīng)電動機的效率限制(領(lǐng)跑者限制)。另外，例如在用作鐵路車輛的主電動機的感應(yīng)電動機中，從節(jié)能化、低噪音化、更加小型化等的觀點出發(fā)，也在進行效率提高。

在此，在謀求感應(yīng)電動機小型化、高轉(zhuǎn)矩化時，需要提高在定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯之間形成的空隙部的磁通密度。但是，空間高次諧波成分也會變多，由此造成的高次諧波二次銅損(轉(zhuǎn)子側(cè)的銅損)也會變大，電機特性有可能惡化。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-087375號公報

專利文獻2：日本特開平9-289761號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠使損耗降低等的電機特性得到提高并實現(xiàn)小型化、高效率化的感應(yīng)電動機。

用于解決技術(shù)問題的手段

本發(fā)明的實施方式的感應(yīng)電動機具有定子和轉(zhuǎn)子。定子在具有多個定子槽的定子鐵芯配置有定子線圈。轉(zhuǎn)子具有設(shè)置成相對于定子旋轉(zhuǎn)自如的轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子鐵芯具有多個轉(zhuǎn)子齒、以及形成于多個轉(zhuǎn)子齒之間并配置有轉(zhuǎn)子導(dǎo)通部的轉(zhuǎn)子槽。轉(zhuǎn)子齒具有齒本體部和凸緣部。齒本體部沿著轉(zhuǎn)子鐵芯的徑方向延伸。凸緣部從齒本體部的頂端沿著轉(zhuǎn)子鐵芯的旋轉(zhuǎn)方向延伸。而且，在凸緣部的徑方向外側(cè)的外周面的至少一部分形成有低洼面。與齒本體部的徑方向外側(cè)的端面相比，低洼面朝著旋轉(zhuǎn)方向頂端更遠離定子鐵芯。另外，凸緣部朝著旋轉(zhuǎn)方向頂端變細。

附圖說明

圖1是示出第一實施方式的感應(yīng)電動機的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖2是沿著圖1的A-A線的剖視圖。

圖3是圖2的B部分放大圖。

圖4是示出第一實施方式的轉(zhuǎn)子銅損的相對值的變化的圖。

圖5是示出第二實施方式的感應(yīng)電動機的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖6是沿著圖5的D-D線的剖視圖。

圖7是示出第三實施方式的感應(yīng)電動機的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖8是沿著圖7的H-H線的剖視圖。

圖9是示出第四實施方式的感應(yīng)電動機的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖10是示出第五實施方式的凸緣部的放大平面圖。

具體實施方式

下面，參照附圖，對實施方式的感應(yīng)電動機進行說明。

(第一實施方式)

首先，根據(jù)圖1至圖4，對第一實施方式進行說明。

圖1是感應(yīng)電動機1的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是沿著圖1的A-A線的剖視圖。

如圖1、圖2所示，感應(yīng)電動機1具備大致圓筒狀的定子2以及轉(zhuǎn)子3，該轉(zhuǎn)子3與定子2相比設(shè)置在徑方向內(nèi)側(cè)，并設(shè)置成相對于定子2旋轉(zhuǎn)自如。

此外，在下面的圖中，為了便于理解說明，適當(dāng)?shù)刈兏烁鞑考目s尺。另外，在以下的說明中，將轉(zhuǎn)子2的軸方向簡稱為軸方向，將轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)方向稱為周方向，并將轉(zhuǎn)子2的徑方向簡稱為徑方向進行說明。

定子2具有大致圓筒狀的定子鐵芯4。定子鐵芯4例如沿著軸方向?qū)盈B有多個電磁鋼板。定子鐵芯4的軸方向兩端通過定子鐵芯壓板4a保持。此外，電磁鋼板是通過向鐵中添加硅而制造出的薄板的鋼板。

在定子鐵芯4的內(nèi)周面?zhèn)刃纬捎谐ㄗ予F芯4的徑方向中心突出的多個定子齒5。沿著周方向等間隔地配置這些定子齒5。另外，在周方向上鄰接的定子齒5之間分別形成有定子槽6。而且，在各個定子槽6中配置有定子線圈7。

轉(zhuǎn)子3配置在定子鐵芯4的徑方向中心，并具有被未圖示的軸承旋轉(zhuǎn)自如地支承的旋轉(zhuǎn)軸8。在旋轉(zhuǎn)軸8的與定子鐵芯4對應(yīng)的位置，外嵌固定有大致圓柱狀的轉(zhuǎn)子鐵芯9。轉(zhuǎn)子鐵芯9例如沿著軸方向?qū)盈B有多個電磁鋼板。在轉(zhuǎn)子鐵芯9的徑方向內(nèi)側(cè)形成有能夠插入或者壓入旋轉(zhuǎn)軸8的貫通孔9a。在該貫通孔9a中插入有旋轉(zhuǎn)軸8。

另外，在轉(zhuǎn)子鐵芯9的外周面?zhèn)?，形成有朝著徑方向外?cè)突出的多個轉(zhuǎn)子齒10。沿著周方向等間隔地、呈放射狀地配置這些轉(zhuǎn)子齒10。另外，轉(zhuǎn)子齒10的剖面形成為大致T字狀。轉(zhuǎn)子齒10包括沿著徑方向延伸的齒本體部11、以及從齒本體部11的頂端沿著周方向延伸的凸緣部12。

圖3是圖2的B部分放大圖。

如該圖中詳細示出的那樣，在凸緣部12，在徑方向外側(cè)的外周面設(shè)置有低洼部16。遍及轉(zhuǎn)子齒10的整個軸方向設(shè)置有低洼部16。通過設(shè)置低洼部16，凸緣部12形成為，以該凸緣部12的外周面與齒本體部11的側(cè)面的延長線L相交的點為基點P，朝著周方向的頂端逐漸變細。

在此，低洼部16為傾斜面17，該傾斜面17形成于凸緣部12的外周面，并形成為，從基點P開始朝著凸緣部12的周方向頂端，逐漸比齒本體部11的徑方向外側(cè)的端面更遠離定子鐵芯9。此外，將在后面說明低洼部16的作用。

如圖1所示，在這樣形成的轉(zhuǎn)子齒10之間形成有轉(zhuǎn)子槽13。而且，在該轉(zhuǎn)子槽13的被齒本體部11和凸緣部12包圍的部位，配置有剖面為大致矩形狀的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14為銅或鋁等的導(dǎo)電體，并且由非磁性體構(gòu)成。

另外，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的軸方向兩端分別設(shè)置有圓環(huán)狀的端環(huán)15。該端環(huán)15也由與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14相同的材料構(gòu)成。

接下來，對形成于轉(zhuǎn)子齒10的低洼部16的作用進行說明。

首先，對感應(yīng)電動機1的動作進行說明。

為了使感應(yīng)電動機1動作，對定子線圈7通電。當(dāng)對定子線圈7通電時，在定子鐵芯4中形成磁通。該磁通經(jīng)由定子齒5穿過轉(zhuǎn)子齒。于是，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14以及端環(huán)15中產(chǎn)生感應(yīng)電流，并通過該感應(yīng)電流與在定子鐵芯4中形成的磁通的相互作用，使轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)。

在此，雖然磁通穿過轉(zhuǎn)子齒10，但是磁通很少穿過形成于在周方向上相鄰的轉(zhuǎn)子齒10之間的轉(zhuǎn)子槽13。即，當(dāng)在轉(zhuǎn)子鐵芯9的外周面觀察時，在形成有轉(zhuǎn)子齒10的部位和形成有轉(zhuǎn)子槽13的部位，磁通密度的變化較大。在這樣的狀態(tài)下，當(dāng)轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)時，與轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)角相對應(yīng)地產(chǎn)生磁通的變動，該磁通的變化變成空間高次諧波，并導(dǎo)致高次諧波二次銅損(轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的銅損)變大。這是因為，雖然為了降低轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的漏電感而將轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14配置在轉(zhuǎn)子鐵芯9的外周面?zhèn)?，但是，在這種情況下，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的徑方向外側(cè)由空間高次諧波造成的影響會變大，高次諧波二次銅損會增加。

在此，在轉(zhuǎn)子齒10的凸緣部12形成有低洼部16。因此，凸緣部12與定子2之間的空隙朝著凸緣部12的周方向的頂端逐漸變大。換言之，由于凸緣部12形成為朝著頂端變細，因此磁通難以穿過凸緣部12。

因此，轉(zhuǎn)子齒10與轉(zhuǎn)子槽13之間的磁通密度的變化不會急劇變化，而是平緩變化。另外，磁通難以穿過凸緣部12的周方向的頂端側(cè)，相應(yīng)地，在該頂端側(cè)，由徑方向上對置的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的徑方向外側(cè)的空間高次諧波造成的影響變小。

再有，通過在凸緣部12設(shè)置低洼部16，與未設(shè)置低洼部16的情況相比，凸緣部12的頂端側(cè)的漏磁通也會減少，漏電感也很少發(fā)生增減。

在此，根據(jù)圖4，對低洼部16的形狀與高次諧波二次銅損(轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的銅損(轉(zhuǎn)子銅損))之間的關(guān)系進行詳細說明。

圖4是示出將縱軸設(shè)為轉(zhuǎn)子銅損的相對值(％)、并將橫軸設(shè)為低洼部16的深度的相對值(％)時的、轉(zhuǎn)子銅損的相對值的變化的圖。此外，在圖4中，對于轉(zhuǎn)子銅損的相對值，將未設(shè)置低洼部16的情況設(shè)為100％。另外，對于低洼部16的深度的相對值，將未設(shè)置低洼部16的情況設(shè)為0％。即，低洼部16的深度的相對值為100％是指，形成了相當(dāng)于凸緣部12的徑方向的壁厚的低洼部16。

如圖4所示，能夠確認低洼部16的深度的相對值越大，轉(zhuǎn)子銅損的相對值越小。

因此，根據(jù)上述第一實施方式，通過在凸緣部12的周方向的頂端側(cè)設(shè)置低洼部16，不會將轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14配置得靠近轉(zhuǎn)子鐵芯9的徑方向內(nèi)側(cè)，能夠降低由指向轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的空間高次諧波的影響造成的高次諧波二次銅損。因此，能夠提供小型、高效率的感應(yīng)電動機1。

(第二實施方式)

接下來，根據(jù)圖3、圖5、圖6，對第二實施方式進行說明。

圖5是第二實施方式的感應(yīng)電動機201的概略結(jié)構(gòu)圖，相當(dāng)于沿著上述圖2的C-C線的剖視圖。圖6是沿著圖5的D-D線的剖視圖。此外，在下面的說明中，對與第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)賦予相同的附圖標記，并省略說明(在下面的實施方式中也一樣)。

如圖5、圖6所示，在該第二實施方式中，在轉(zhuǎn)子齒10的凸緣部12形成的低洼部16(傾斜面17)，并未形成于凸緣部12的整個軸方向，而是形成于避開轉(zhuǎn)子齒10的軸方向兩端的位置。這一點與上述第一實施方式不同。此外，避開轉(zhuǎn)子齒10的軸方向兩端的位置的剖面形狀(沿著圖5中的E-E線的剖面的形狀)與上述第一實施方式中的圖3相同。

在此，當(dāng)如上述第一實施方式那樣在轉(zhuǎn)子齒10的凸緣部12設(shè)置低洼部16時，能夠降低高次諧波二次銅損，另一方面，由于設(shè)置了低洼部16，因此，與之相應(yīng)地，轉(zhuǎn)子鐵芯9的剛性減弱，會導(dǎo)致該轉(zhuǎn)子鐵芯9中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的保持強度減弱。

與此相對地，通過如本第二實施方式那樣在轉(zhuǎn)子齒10的凸緣部12中的、避開軸方向兩端的位置形成低洼部16，能夠提高凸緣部12的軸方向兩端的剛性。

另外，由于在轉(zhuǎn)子鐵芯9的軸方向兩端會產(chǎn)生磁通泄漏，因此，與轉(zhuǎn)子鐵芯9的軸方向中央部的高次諧波二次銅損相比，存在轉(zhuǎn)子鐵芯9的軸方向兩端的高次諧波二次銅損較小的趨勢。因此，即使在轉(zhuǎn)子鐵芯9的軸方向兩端未形成低洼部16時，作為轉(zhuǎn)子3整體，也能夠充分降低高次諧波二次銅損。

因此，根據(jù)上述第二實施方式，既能夠確保轉(zhuǎn)子鐵芯9的剛性，又能夠降低高次諧波二次銅損。

此外，在凸緣部12中，能夠任意地設(shè)定未形成低洼部16的部位的軸方向的寬度。另外，作為未形成低洼部16的部位的軸方向的寬度的設(shè)定方法，可以考慮如下的方法。

即，低洼部16的形成范圍越廣，越能夠抑制高次諧波二次銅損，另一方面，未形成低洼部16的范圍越廣，越能夠提高轉(zhuǎn)子鐵芯9的剛性。因此，根據(jù)想要抑制的高次諧波二次銅損的相對值(％)與想要確保的轉(zhuǎn)子鐵芯9的剛性之間的平衡，來設(shè)定未形成低洼部16的部位的軸方向的寬度。

(第三實施方式)

接下來，根據(jù)圖7、圖8，對第三實施方式進行說明。

圖7是第三實施方式的感應(yīng)電動機301的概略結(jié)構(gòu)圖，相當(dāng)于沿著上述圖2的C-C線的剖視圖。圖8是沿著圖7的H-H線的剖視圖。

如圖7、圖8所示，在該第三實施方式中，在轉(zhuǎn)子齒10的凸緣部12形成的低洼部16(傾斜面17)的傾斜斜度被設(shè)定成，朝著軸方向中央逐漸變陡。這一點與上述第一實施方式不同。

此外，轉(zhuǎn)子齒10的軸方向兩端的剖面形狀(沿著圖7中的F-F線的剖面的形狀)與上述第二實施方式中的圖6相同。另外，轉(zhuǎn)子齒10的軸方向兩端與軸方向中央之間、且該轉(zhuǎn)子齒10的軸方向兩端與軸方向中央之間的軸方向中央的剖面形狀(沿著圖7中的G-G線的剖面的形狀)與上述第一實施方式中的圖3相同。

在此，如在上述第二實施方式中說明的那樣，高次諧波二次銅損朝著轉(zhuǎn)子鐵芯9的軸方向中央變大。因此，通過與高次諧波二次銅損的大小相對應(yīng)地使低洼部16(傾斜面17)的傾斜斜度變化，能夠有效地降低高次諧波二次銅損。另外，由于盡量不切除凸緣部12，因此，能夠確保轉(zhuǎn)子鐵芯9的剛性，從而能夠抑制轉(zhuǎn)子鐵芯9的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的保持力下降。

(第四實施方式)

接下來，根據(jù)圖9，對第四實施方式進行說明。

圖9是第四實施方式的感應(yīng)電動機401的概略結(jié)構(gòu)圖，相當(dāng)于沿著上述圖2的C-C線的剖視圖。

如圖9所示，在該第四實施方式中，沿著軸方向隔開間隔地配置形成于轉(zhuǎn)子齒10的凸緣部12的低洼部16。這一點與上述第一實施方式不同。

此外，轉(zhuǎn)子齒10的在凸緣部12形成有低洼部16的部位的剖面形狀(沿著圖9中的I-I線的剖面的形狀)與上述第二實施方式中的圖6相同。另外，轉(zhuǎn)子齒10的未在凸緣部12形成低洼部16的部位的剖面形狀(沿著圖9中的J-J線的剖面的形狀)與上述第一實施方式中的圖3相同。

在凸緣部12形成的低洼部16的軸方向的寬度被設(shè)定為規(guī)定寬度。而且，沿著軸方向等間隔地配置有多個(例如在本實施方式中為四個)低洼部16。換言之，在凸緣部12中，形成有低洼部16的部位和未形成低洼部16的部位沿著軸方向交替配置。

在此，當(dāng)在凸緣部12形成低洼部16時，能夠降低高次諧波二次銅損，另一方面，由于等效空隙部磁阻會增加，因此，會導(dǎo)致感應(yīng)電動機401的旋轉(zhuǎn)力矩減少。因此，通過在凸緣部12交替地配置形成有低洼部16的部位和未形成低洼部16的部位，既能夠減少高次諧波二次銅損，又能夠確保感應(yīng)電動機401的旋轉(zhuǎn)力矩。

此外，在上述第四實施方式中，對沿著軸方向等間隔地配置有軸方向的寬度被設(shè)定為規(guī)定寬度的低洼部16的情形進行了說明。但是，并不僅限于此，也可以不將各個低洼部16的軸方向的寬度設(shè)定為相同。另外，也可以不等間隔地配置各個低洼部16。

(第五實施方式)

圖10是第五實施方式的凸緣部12的放大平面圖。

如該圖所示，上述第一實施方式與第五實施方式的不同之處在于，第一實施方式的低洼部16的形狀與第五實施方式的低洼部516的形狀不同。

更具體而言，第五實施方式的低洼部516形成于凸緣部12的外周面，并彎曲形成為凹狀的面，從而與齒本體部11的徑方向外側(cè)的端面相比，朝著凸緣部12的周方向頂端逐漸遠離定子鐵芯9。即使在形成為這種方式的情況下，也能夠取得與上述第一實施方式同樣的效果。

此外，也可以將低洼部516彎曲形成為與凹狀相反的凸條。換言之，可以以朝著凸緣部12的外周面?zhèn)扰虺龅姆绞綇澢纬傻屯莶?16。

此外，在上述第一實施方式至第四實施方式中，對如下情形進行了說明：低洼部16、516形成為，以凸緣部12的外周面與齒本體部11的側(cè)面的延長線L相交的點為基點P(參照圖3)，朝著周方向的頂端逐漸變細。但是，并不僅限于此。也就是說，如圖2、圖3所示，以穿過定子槽6的寬度方向中心和旋轉(zhuǎn)軸8的軸心C(轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)軸線；參照圖1)的直線CL1、與穿過轉(zhuǎn)子槽13的寬度方向中心和旋轉(zhuǎn)軸8的軸心C的直線CL2位于同一直線上的狀態(tài)，形成定子槽6，并在周方向上對置的兩個側(cè)面6a之間AR設(shè)置低洼部16、516即可。也就是說，在圖2、圖3中的斜線部設(shè)置有低洼部16、516即可。

通過構(gòu)成為這種方式，既能夠盡量確保穿過轉(zhuǎn)子齒10的磁通，從而抑制電機轉(zhuǎn)矩性能下降，又能夠降低由空間高次諧波的影響造成的高次諧波二次銅損。

另外，在上述實施方式中，對于感應(yīng)電動機1、201、301、401來說，能夠在各種用途中使用感應(yīng)電動機1、201、301、401。

根據(jù)上述說明的至少一個實施方式，通過在凸緣部12的周方向的頂端側(cè)設(shè)置低洼部16、516或貫通孔18，不將轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14配置得靠近轉(zhuǎn)子鐵芯9的徑方向內(nèi)側(cè)，能夠降低由指向轉(zhuǎn)子導(dǎo)條14的空間高次諧波的影響造成的高次諧波二次銅損。因此，能夠提供小型、高效率的感應(yīng)電動機。

雖然對本發(fā)明的幾個實施方式進行了說明，但是這些實施方式是作為示例提出的，并非旨在限定發(fā)明的保護范圍。這些實施方式能夠以其他各種方式實施，在不偏離發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，可以進行各種省略、替換、變更。這些實施方式或其變形包含在發(fā)明的保護范圍或宗旨中，并且包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明以及其等同的保護范圍內(nèi)。

附圖標記說明

1、201、301、401：感應(yīng)電動機

2：定子

3：轉(zhuǎn)子

4：定子鐵芯

7：定子線圈

9：轉(zhuǎn)子鐵芯

10：轉(zhuǎn)子齒

11：齒本體部

12：凸緣部

13：轉(zhuǎn)子槽

14：轉(zhuǎn)子導(dǎo)條

16、516：低洼部

17：傾斜面(低洼面)